本文關鍵詞：薄膜熱電偶切削溫度自感知刀具及其無線測試系統(tǒng)研究

  更多相關文章： 薄膜熱電偶 自感知刀具 磁控濺射 瞬態(tài)切削溫度 無線傳輸

【摘要】：在切削加工過程中,切削熱是直接影響工件加工質(zhì)量和刀具工作壽命的重要參數(shù)。因此,在當代加工、制造業(yè)中,對切削溫度的測量提出了更高的需求。目前傳統(tǒng)的切削溫度測量方法無法測量刀尖處的真實溫度,并且存在響應時間長,傳感器布線困難等缺點。本文針對以上問題,將薄膜熱電偶直接嵌入切削刀具的刀尖處,采用ZigBee無線通訊技術傳輸切削溫度信號,研制了薄膜熱電偶切削溫度自感知刀具及其無線測試系統(tǒng),實現(xiàn)了在切削加工過程中瞬態(tài)切削溫度的無線測量。具體研究內(nèi)容如下:本文對薄膜熱電偶切削溫度自感知刀具的結構進行了設計。采用直流脈沖磁控濺射加射頻偏壓技術制備了Al2O3絕緣薄膜和NiCr/NiSi薄膜,解決了直流脈沖磁控濺射制備Al2O3絕緣薄膜總是存在針孔的問題,所制備Al2O3絕緣薄膜具有膜層表面光滑、成膜均勻、絕緣性好等優(yōu)點,其膜基結合力可達12N,滿足薄膜切削溫度傳感器的制備要求。制備的NiCr/NiSi薄膜具有致密均勻,連續(xù)性好等特點。采用模擬溫度傳感器設計的熱電偶冷端補償系統(tǒng)實現(xiàn)了補償多種熱電偶的目的,其補償誤差小于0.02℃。采用本文設計的熱電偶自動標定系統(tǒng)標定切削溫度自感知刀具中的薄膜熱電偶,得出其塞貝克系數(shù)與普通熱電偶接近,滿足二級精度熱電偶誤差(±0.75%t)要求。塞貝克系數(shù)最高可達42.2mV/℃,在整個溫度測試范圍內(nèi),非線性擬合誤差小于0.5%。利用ZigBee技術設計了切削刀具溫度無線測試系統(tǒng),完成了薄膜熱電偶切削溫度自感知刀具的組裝。并對本文設計的薄膜熱電偶切削溫度自感知刀具及其無線測試系統(tǒng)進行了性能試驗和現(xiàn)場切削實驗。結果顯示,系統(tǒng)可以監(jiān)測0.1s內(nèi)刀具瞬態(tài)切削溫度的變化,滿足切削溫度監(jiān)測要求。
【學位授予單位】：大連交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG502;TH811

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