專利名稱：自冷式集流環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用是一種新型涉及一種用于機(jī)床上測(cè)量刀具切削溫度的自然熱電偶自冷式集流裝置。
切削溫度是金屬切削加工中非常重要的一項(xiàng)指標(biāo)，它不僅直接影響刀具的磨損和耐磨度，而且影響工件的加工精度和表面質(zhì)量，所以測(cè)量及研究切削溫度的變化規(guī)律及其動(dòng)態(tài)特性具有重要意義。
目前一般采用自然熱電偶法測(cè)量切削溫度，這種裝置使用時(shí)工件、刀具均需與機(jī)床絕緣，工件與集流環(huán)之間常采用與工件同材料的金屬桿，金屬線屏敝線或該工件的切屑作為引線來連接，根據(jù)切削過程中測(cè)到的電動(dòng)勢(shì)毫伏值，在事先求出的溫度同毫伏值的標(biāo)定曲線上可查出相應(yīng)的切削溫度值，這樣裝置工件裝卸麻煩，一般先要在工件端面鉆孔，攻絲，來安裝引線這樣不僅增加大量的輔助工時(shí)，而且需要手工操作，無法在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用，實(shí)踐證明，工件的引線工作很不可靠，易松、易斷，尤其在其將斷未斷時(shí)，會(huì)嚴(yán)重干擾信號(hào)，使自然熱電偶工作很不穩(wěn)定，集流裝置如用水銀式，則水銀有毒，且易流失損耗，甚至腐蝕引線和工件等，如用其他形式，如頂尖式，碳刷式，彈簧滑環(huán)式，遙感式等，則由于結(jié)構(gòu)對(duì)安裝偏心較為敏感，摩擦較大，散熱較差，易產(chǎn)生寄生熱電勢(shì)等。
為了克服上述缺點(diǎn)與不足，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種新型結(jié)構(gòu)的自然熱電偶自冷式集流裝置，該裝置不但安全可靠，而且通用性好，不需在工件上鉆孔，攻絲及安裝引線，不影響工件的裝卸，既可測(cè)量切削熱電勢(shì)，監(jiān)測(cè)振動(dòng)及刀具磨損，同時(shí)又可用于施加人工電流，抑制刀具磨損，延長(zhǎng)刀具壽命，可在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，滿足科研、教學(xué)的要求。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)主要是由連接心軸(22)，碳刷(25)，調(diào)整桿(9)和測(cè)量?jī)H表(7)組成，連接心軸(22)的左端裝有風(fēng)扇(15)，且用軸承(23)固定于外殼(13)上，其左端端部為半園球面并與碳刷(25)相切，其右端裝有內(nèi)擠壓環(huán)(19)，彈性漲環(huán)(20)，通過緊固螺母(17)固定在機(jī)床主軸套筒(2)內(nèi)，碳刷(25)與調(diào)整桿(9)相連接并置于與外殼(13)相固定的調(diào)整桿支承套(12)內(nèi)，調(diào)整桿(9)上套裝有彈簧(26)和與調(diào)整桿支承套(12)固定連接的調(diào)整螺母(11)，調(diào)整桿(9)的端部裝有接線柱(28)，測(cè)量?jī)x表(7)用導(dǎo)線與接線柱(28)和刀具(4)接通，調(diào)整桿(9)上裝有調(diào)整銷(10)，它可在調(diào)整螺母(11)上開有的軸向滑槽內(nèi)滑動(dòng)。
使用時(shí)，首先將彈性漲環(huán)(20)及內(nèi)擠壓環(huán)(19)插入機(jī)床主軸套筒(2)的尾部孔中，然后擰緊緊固螺母(17)使其緊固在主軸孔中，將調(diào)整銷(10)向里擰，壓緊彈簧(26)，使碳刷(25)與連接心軸(22)的半園球面相接觸，通過調(diào)節(jié)彈簧(26)的壓縮程度來控制碳刷與半球面的壓緊程度，如暫時(shí)不用測(cè)溫，則可向外拉動(dòng)調(diào)整桿(9)，使調(diào)整銷(10)外露并卡在其端面，此時(shí)碳刷脫開，如要使用時(shí)，將調(diào)整桿(9)轉(zhuǎn)一角度對(duì)準(zhǔn)銷槽，緩慢松開使碳刷重新與半園球面相接觸。
本裝置裝有風(fēng)扇(15)，可以自冷，而且轉(zhuǎn)速越高，冷卻作用越強(qiáng)，有利于消除寄生熱電勢(shì)，當(dāng)用于高速鋼車刀及硬質(zhì)合金車刀的切削溫度的測(cè)量時(shí)，可用于組成施加人工電流抑制刀具的磨損，在刀具用絕緣墊(5)絕緣時(shí)，即構(gòu)成部分絕緣線路圖，如圖(3)所示，在圖(3)中，R主為工件－主軸箱－床身－刀架－刀具的電阻，經(jīng)研究測(cè)試一般為幾十歐姆至幾百歐姆，不僅與機(jī)床狀況，轉(zhuǎn)速還與測(cè)試時(shí)所加電壓有關(guān)，如機(jī)床狀況良好，轉(zhuǎn)速較高，測(cè)試電壓較低，則R主就越大，(尾架電阻R尾也類似)RT為切削區(qū)接觸電阻，一般很小，經(jīng)測(cè)定CA6140在正常切削條件下，為0.04063Ω。
因此，如果刀具、工件均不絕緣，如圖4所示，根據(jù)電工學(xué)原理，在穩(wěn)態(tài)切削時(shí)USC＝ (ET)/(1＋RT／R主＋Rr/R尾)由于R主、R尾很小，有RT／R主→0及RT／R尾→0，則有USC≈ET，即測(cè)定值近似于實(shí)際切削熱電勢(shì)值而略小一些，在短時(shí)間里要求不嚴(yán)，或只要比較相對(duì)變化時(shí)，可供參考用。
在動(dòng)態(tài)切削時(shí)，切削熱電勢(shì)的功率譜為GUSC(ω)＝∫＋∝－∝［T (tim)/() ∞ 1/(T) ∫-(T)/(T) (E(t)E(t+τ))/((1+Rr/R主+Rr/R尾)2) dt］e－jωτdτ同理有GUSC(ω)＝GX(ω)
即工件、刀具不絕緣對(duì)其頻率特性沒有影響，本實(shí)用新型與已有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)和顯著進(jìn)步。
1.信號(hào)噪聲小，理論上電刷觸點(diǎn)處線速度為零，由于本裝置對(duì)于安裝偏心不敏感，而且有自動(dòng)風(fēng)冷，寄生熱電勢(shì)可以降低到很小。
2.可靠性高，旋轉(zhuǎn)部分沒有易折斷的引線。
3.實(shí)用性強(qiáng)，便于自動(dòng)裝卸工件。
4.通用性好，可用于車、銑、鉆等機(jī)床。


圖1為自冷式集流環(huán)結(jié)構(gòu)圖。
圖2為自冷式集流環(huán)測(cè)溫裝置。
圖3部分絕緣測(cè)溫的等效電路圖。
圖4，刀具、工件不絕緣測(cè)溫的等效電路圖。
圖中1、銅銷，2、車床主軸，3、工件，4、刀具，5、絕緣墊，6、導(dǎo)線，7、電壓表(毫伏表或電位差計(jì))，8、銅頂尖，9、調(diào)整桿，10、調(diào)整銷，11、調(diào)整螺母，12、調(diào)整桿支承套，13、外殼，14、有機(jī)玻璃蓋，15、風(fēng)扇，16、絕緣套，17、緊固螺母，18、螺帽，19、內(nèi)擠壓環(huán)，20、彈性漲環(huán)，21、軸套，22、連接心軸，23、軸承，24、螺帽，25、碳刷，26、彈簧，27、螺釘，28、接線柱。
本實(shí)用新型的實(shí)施方案如圖2所示，測(cè)量溫度時(shí)，將電壓表的連線接在集流裝置的接線柱(28)上，電壓表(7)的另一端與刀具相連接，即可測(cè)出切削溫度。
權(quán)利要求1.一種用于機(jī)床上測(cè)量刀具切削溫度的自然熱電偶自冷式集流裝置，其特征是它主要由連接心軸(22)、碳刷(25)、調(diào)整桿(9)和測(cè)量?jī)x表(7)組成，連接心軸(22)的左端裝有風(fēng)扇(15)，且用軸承(23)固定于外殼(13)上，其左端端部為半圓球面并與碳刷(25)相切，其右端裝有內(nèi)擠壓環(huán)(19)、彈性漲環(huán)(20)，通過緊固螺母(17)固定在機(jī)床主軸套筒(2)內(nèi)，碳刷(25)與調(diào)整桿(9)相連接并置于與外殼(13)相固定的調(diào)整桿支承套(12)內(nèi)，調(diào)整桿(9)上套裝有彈簧(26)和與調(diào)整桿支承套(12)固定連接的調(diào)整螺母(11)，調(diào)整桿(9)的端部裝有接線柱(28)測(cè)量?jī)x表(7)用導(dǎo)線與接線柱(28)和刀具(4)接通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于機(jī)床上測(cè)量刀具切削溫度的自冷式集流裝置，其特征是所說的調(diào)整桿(9)上裝有銷(10)，它可在調(diào)整螺母(11)上開有的軸向滑槽內(nèi)滑動(dòng)。
專利摘要本實(shí)用新型為機(jī)床上測(cè)量刀具切削溫度的自然熱電偶自冷式集流裝置，它主要是由連接心軸、軸承、風(fēng)扇、碳刷、調(diào)整桿支承軸套，調(diào)整螺母、調(diào)整桿、彈簧和測(cè)量?jī)x表組成，該裝置具有信號(hào)噪聲小，不但安全可靠，而且通用性好，既可測(cè)量切削熱電勢(shì)，監(jiān)測(cè)振動(dòng)及刀具壽命，同時(shí)又可用于施加人工電流，抑制刀具磨損，延長(zhǎng)刀具壽命，可應(yīng)用于車、銑、鉆等機(jī)床并在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，滿足科研、教學(xué)的要求。
文檔編號(hào)B23Q17/09GK2048809SQ8920334
公開日1989年12月6日 申請(qǐng)日期1989年3月23日 優(yōu)先權(quán)日1989年3月23日
發(fā)明者張振烈, 高印寒 申請(qǐng)人:吉林工業(yè)大學(xué)