刀具嵌入薄膜热电偶测量切削温度技术研究
发布时间：2021-09-03 16:51
在机械加工过程中,切削热和切削温度对工件的加工有很大的影响,薄膜热电偶测量切削温度是一种方便快捷的测温方法之一。为了实现车削时切削温度准确、实时的监测,本文对车刀嵌入薄膜热电偶测量切削温度的相关技术进行了研究。研究刀具切削机理的基础上,利用有限元软件DEFORM-3D对刀具前刀面温度场进行了有限元模拟仿真,分析了刀具前刀面温度场的分布规律。基于热电偶测温理论及新型薄膜制备技术,针对刀具前刀面、后刀面温度分布规律,设计了不同的薄膜热电偶结构方案及Ni Cr-NiSi嵌入式薄膜热电偶测温刀具。在FJL-560a型磁控与离子束复合溅射沉积系统上,开展了NiCr-NiSi薄膜热电偶制备的试验研究。以载玻片为基底,采用单因素实验方案研究了氩气工作流量、溅射功率、工作压强三个因素对薄膜热电偶性能（薄膜厚度、表面粗糙度、电阻率）的影响规律。在此基础上,优化工艺参数并设计了正交实验方案,继续在载玻片基底上进行试验研究,获取了较合适的热电偶薄膜制备工艺参数。利用优化后的溅射工艺参数,分别在不锈钢基底,硬质合金刀具表面上进行了薄膜热电偶制备的试验研究。对不锈钢为基底制备的薄膜热电偶样品进行了性能检测,结果...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传感器技术的发展途径和发展趋势
建立了工件材料和切削过程的热模型，并把微薄膜热电偶嵌入到 PCBN 刀片来记录切削温度的变化[12]，如图1.3 所示为嵌入式薄膜热电偶传感器单元。进入 21 世纪，在传感器智能化、集成化、网络化的背景下，Kottenstette 和 Ueda 等在刀具或工件加工好的小孔内安装数个光纤传感器探头，通过接收变化的红外线信号来分析切削温度变化[13]。图 1.3 嵌入式热电偶传感器单元近年来国内各高校及科研单位对热电偶测量刀具切削温度的研究也取得了一定的研究成果。山东大学刘战强教授等设计了一种新的半人工热电偶刀具切削温度自测传感器，并对传感器系统进行了动态分析[14]。大连理工大学曾其勇等研究出一种切削与测
中北大学学位论文薄膜热电偶测温原理与普通热电偶相同，但薄膜热电偶的温度准确感应出温度的瞬时变化，具有热容量小、响应迅速等优点温度其他测量方法像仪与上述几种测温方法都不同，它是利用不同波长的红外波段表面温度测量。在切削加工过程中，被测工件或刀具表面区域外热像显示仪显示为热像图，经过计算，可以得到被测区域或者是被测区域温度相差不大时，难以有效区分不同点的温度[27-28].7 所示为红外热像仪原理图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]热电偶测温技术相关特性研究[J]. 谢清俊. 工业计量. 2017(05)
[2]Experimental I-V and C-V Analysis of Schottky-Barrier Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors with Epitaxial NiSi2 Contacts and Dopant Segregation[J]. 王翼泽,刘畅,蔡剑辉,刘强,刘新科,俞文杰,赵清太. Chinese Physics Letters. 2017(07)
[3]电子的发现与化学键电子理论的发展[J]. 袁振东,司雅红. 化学教育. 2016(24)
[4]智能切削刀具发展现状综述[J]. 崔云先,张博文,刘义,祁洋. 大连交通大学学报. 2016(06)
[5]一种新型测温刀具的研制[J]. 郑晓峰,曾其勇,李柱,陈锋,蒋立正. 机床与液压. 2016(07)
[6]磁控溅射法制备氮化硅薄膜的耐磨性研究[J]. 李晓东,邵世强. 玻璃. 2015(12)
[7]Ar气流量对磁控溅射制备微晶硅薄膜微观结构及光/电学性能的影响[J]. 乔泳彭,蒋百灵. 人工晶体学报. 2015(02)
[8]高速钻削碳纤维复合材料的钻头温度测量研究[J]. 涂俊翔,林伟,楼宇舟. 福州大学学报(自然科学版). 2014(05)
[9]嵌入式薄膜微传感器的ANSYS分析与应用[J]. 成云平,武文革,杜晓军,李琦,李学瑞. 制造技术与机床. 2014(06)
[10]基于电子印刷工艺的薄膜热电偶研制[J]. 杨遂军,邬云晨明,于方舟,叶树亮. 传感器与微系统. 2014(01)
博士论文
[1]涂层刀具切削热传导和切削温度的研究[D]. 张静婕.山东大学 2017
[2]高速立铣切削刀具温度场建模与实时在线温度测量技术研究[D]. 王震宇.哈尔滨理工大学 2015
[3]在镍基高温合金上制备薄膜热电偶及其相关技术研究[D]. 陈寅之.电子科技大学 2014
[4]AlxCoCrCuFeNi系高熵合金及其复合材料的制备、微结构与性能研究[D]. 盛洪飞.中国科学技术大学 2014
[5]瞬态切削用NiCr/NiSi薄膜热电偶测温刀具研究[D]. 崔云先.大连理工大学 2011
[6]化爆材料动态切削温度的薄膜热电偶测量原理及传感器研制[D]. 曾其勇.大连理工大学 2005
硕士论文
[1]金属薄膜传感器中氮化硅薄膜的制备及工艺试验研究[D]. 伏宁娜.中北大学 2017
[2]直流、射频磁控溅射制备Al2O3薄膜工艺探索及其性能的研究[D]. 张新宇.中北大学 2017
[3]微型气体流量传感器关键工艺研究[D]. 厉森.中国计量大学 2016
[4]应变式薄膜微传感器的制备与性能表征的试验研究[D]. 安春华.中北大学 2016
[5]半导体制冷片特性参数的测试方法及系统研究[D]. 宋平.中国计量大学 2016
[6]用于微型温差发电器的纳米线阵列研究[D]. 郭甜薇.清华大学 2014
[7]微米尺度膜厚薄膜热电偶传感器的研制[D]. 邬云晨明.中国计量学院 2014
[8]基于自然热电偶法的数控铣削温度测量系统[D]. 付跃飞.大连理工大学 2013
[9]阴极真空电弧技术制备氮化锆、氧化锆薄膜的研究[D]. 李向周.长春理工大学 2008
[10]提高光纤背向散射法测量精度的方法研究[D]. 万旭东.哈尔滨工程大学 2006
本文编号：3381492
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传感器技术的发展途径和发展趋势
建立了工件材料和切削过程的热模型，并把微薄膜热电偶嵌入到 PCBN 刀片来记录切削温度的变化[12]，如图1.3 所示为嵌入式薄膜热电偶传感器单元。进入 21 世纪，在传感器智能化、集成化、网络化的背景下，Kottenstette 和 Ueda 等在刀具或工件加工好的小孔内安装数个光纤传感器探头，通过接收变化的红外线信号来分析切削温度变化[13]。图 1.3 嵌入式热电偶传感器单元近年来国内各高校及科研单位对热电偶测量刀具切削温度的研究也取得了一定的研究成果。山东大学刘战强教授等设计了一种新的半人工热电偶刀具切削温度自测传感器，并对传感器系统进行了动态分析[14]。大连理工大学曾其勇等研究出一种切削与测
中北大学学位论文薄膜热电偶测温原理与普通热电偶相同，但薄膜热电偶的温度准确感应出温度的瞬时变化，具有热容量小、响应迅速等优点温度其他测量方法像仪与上述几种测温方法都不同，它是利用不同波长的红外波段表面温度测量。在切削加工过程中，被测工件或刀具表面区域外热像显示仪显示为热像图，经过计算，可以得到被测区域或者是被测区域温度相差不大时，难以有效区分不同点的温度[27-28].7 所示为红外热像仪原理图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]热电偶测温技术相关特性研究[J]. 谢清俊. 工业计量. 2017(05)
[2]Experimental I-V and C-V Analysis of Schottky-Barrier Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors with Epitaxial NiSi2 Contacts and Dopant Segregation[J]. 王翼泽,刘畅,蔡剑辉,刘强,刘新科,俞文杰,赵清太. Chinese Physics Letters. 2017(07)
[3]电子的发现与化学键电子理论的发展[J]. 袁振东,司雅红. 化学教育. 2016(24)
[4]智能切削刀具发展现状综述[J]. 崔云先,张博文,刘义,祁洋. 大连交通大学学报. 2016(06)
[5]一种新型测温刀具的研制[J]. 郑晓峰,曾其勇,李柱,陈锋,蒋立正. 机床与液压. 2016(07)
[6]磁控溅射法制备氮化硅薄膜的耐磨性研究[J]. 李晓东,邵世强. 玻璃. 2015(12)
[7]Ar气流量对磁控溅射制备微晶硅薄膜微观结构及光/电学性能的影响[J]. 乔泳彭,蒋百灵. 人工晶体学报. 2015(02)
[8]高速钻削碳纤维复合材料的钻头温度测量研究[J]. 涂俊翔,林伟,楼宇舟. 福州大学学报(自然科学版). 2014(05)
[9]嵌入式薄膜微传感器的ANSYS分析与应用[J]. 成云平,武文革,杜晓军,李琦,李学瑞. 制造技术与机床. 2014(06)
[10]基于电子印刷工艺的薄膜热电偶研制[J]. 杨遂军,邬云晨明,于方舟,叶树亮. 传感器与微系统. 2014(01)
博士论文
[1]涂层刀具切削热传导和切削温度的研究[D]. 张静婕.山东大学 2017
[2]高速立铣切削刀具温度场建模与实时在线温度测量技术研究[D]. 王震宇.哈尔滨理工大学 2015
[3]在镍基高温合金上制备薄膜热电偶及其相关技术研究[D]. 陈寅之.电子科技大学 2014
[4]AlxCoCrCuFeNi系高熵合金及其复合材料的制备、微结构与性能研究[D]. 盛洪飞.中国科学技术大学 2014
[5]瞬态切削用NiCr/NiSi薄膜热电偶测温刀具研究[D]. 崔云先.大连理工大学 2011
[6]化爆材料动态切削温度的薄膜热电偶测量原理及传感器研制[D]. 曾其勇.大连理工大学 2005
硕士论文
[1]金属薄膜传感器中氮化硅薄膜的制备及工艺试验研究[D]. 伏宁娜.中北大学 2017
[2]直流、射频磁控溅射制备Al2O3薄膜工艺探索及其性能的研究[D]. 张新宇.中北大学 2017
[3]微型气体流量传感器关键工艺研究[D]. 厉森.中国计量大学 2016
[4]应变式薄膜微传感器的制备与性能表征的试验研究[D]. 安春华.中北大学 2016
[5]半导体制冷片特性参数的测试方法及系统研究[D]. 宋平.中国计量大学 2016
[6]用于微型温差发电器的纳米线阵列研究[D]. 郭甜薇.清华大学 2014
[7]微米尺度膜厚薄膜热电偶传感器的研制[D]. 邬云晨明.中国计量学院 2014
[8]基于自然热电偶法的数控铣削温度测量系统[D]. 付跃飞.大连理工大学 2013
[9]阴极真空电弧技术制备氮化锆、氧化锆薄膜的研究[D]. 李向周.长春理工大学 2008
[10]提高光纤背向散射法测量精度的方法研究[D]. 万旭东.哈尔滨工程大学 2006
本文编号：3381492
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