一種通過(guò)半導(dǎo)體制冷的超硬刀具及控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及刀具領(lǐng)域，特指一種通過(guò)半導(dǎo)體制冷的超硬刀具及控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 超硬刀具具有高熱導(dǎo)率、高硬度、高耐磨性、高熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，用于切削高速度、 高硬度的工件，而超硬刀具加工時(shí)的工作狀況一般比較惡劣，常常需要承受循環(huán)載荷，切削 部位會(huì)產(chǎn)生大量的切削熱以及較高的切削溫度，從而加劇刀具磨損，降低了刀具的使用壽 命，為此，我們研發(fā)了一種通過(guò)半導(dǎo)體制冷的超硬刀具及控制系統(tǒng)，通過(guò)半導(dǎo)體與熱管散熱 技術(shù)的組合應(yīng)用降低了超硬刀具上切削部位的溫度，從而延長(zhǎng)了超硬刀具的使用壽命，降 低了生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種通過(guò)半導(dǎo)體制冷的超硬刀具 及控制系統(tǒng)，通過(guò)半導(dǎo)體與熱管散熱技術(shù)的組合應(yīng)用降低了超硬刀具上切削部位的溫度， 從而延長(zhǎng)了超硬刀具的使用壽命，降低了生產(chǎn)成本。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種通過(guò)半導(dǎo)體制冷的超硬刀具，包 含半導(dǎo)體制冷片和頭部設(shè)置有超硬刀片、尾部設(shè)置有散熱片的刀體；所述刀體的內(nèi)部設(shè)置 有與外部相通散熱孔；所述半導(dǎo)體制冷片的制冷端分別設(shè)置在超硬刀片的刀尖和后刀面 上，散熱端與散熱孔相連接。
[0005] 優(yōu)選的，所述散熱孔的內(nèi)壁上設(shè)置有多孔毛細(xì)襯墊。
[0006] 優(yōu)選的，所述散熱孔與刀體的軸線(xiàn)重合。
[0007] 本發(fā)明的目的在于還提供了一種通過(guò)半導(dǎo)體制冷超硬刀具的控制系統(tǒng)，包含處理 器、測(cè)溫電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、溫度補(bǔ)償電路、PWM控制輸出電路；所述測(cè)溫電路將測(cè)量的溫 度信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)發(fā)送給處理器；所述處理器經(jīng)過(guò)內(nèi)部處理得到電 流值；所述PWM控制輸出電路根據(jù)電流值控制半導(dǎo)體制冷片上制冷端的溫度；所述溫度補(bǔ) 償電路與處理器連接，對(duì)溫度進(jìn)行補(bǔ)償。
[0008] 優(yōu)選的，所述通過(guò)半導(dǎo)體制冷超硬刀具的控制系統(tǒng)，還包括分別與處理器連接的 串行接口電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、顯示接口電路、鍵盤(pán)接口電路；所述串行接口電路用于與PC 連接；所述D/A轉(zhuǎn)換電路用于輸出半導(dǎo)體制冷片上散熱端溫度的測(cè)量值；所述顯示接口電 路用于顯示數(shù)據(jù)和中文字幕提示；所述鍵盤(pán)接口電路用于向系統(tǒng)發(fā)出指示。
[0009] 優(yōu)選的，所述所述處理器包括CPU和CPLD，用于保證控制算法的實(shí)現(xiàn)、多項(xiàng)任務(wù)的 調(diào)度及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和調(diào)用。
[0010] 優(yōu)選的，所述測(cè)溫電路采用熱電偶溫度傳感器。
[0011] 由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)： 本發(fā)明所述的通過(guò)半導(dǎo)體制冷的超硬刀具及控制系統(tǒng)通過(guò)半導(dǎo)體與熱管散熱技術(shù)的 組合應(yīng)用降低了超硬刀具上切削部位的溫度，從而延長(zhǎng)了超硬刀具的使用壽命，降低了生 產(chǎn)成本。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明： 附圖1為本發(fā)明所述的通過(guò)半導(dǎo)體制冷的超硬刀具的剖視圖； 附圖2為本發(fā)明所述的通過(guò)半導(dǎo)體制冷超硬刀具的控制系統(tǒng)框架圖； 其中：1、超硬刀片；2、半導(dǎo)體制冷片；21、制冷端；22、散熱端；3、刀體；31、散熱孔；4、 多孔毛細(xì)襯墊；5、散熱片。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0014] 附圖1為本發(fā)明所述的通過(guò)半導(dǎo)體制冷的超硬刀具，包含半導(dǎo)體制冷片2和頭部 設(shè)置有超硬刀片1、尾部設(shè)置有散熱片5的刀體3 ;所述刀體3的內(nèi)部設(shè)置有與外部相通且 與刀體3同軸線(xiàn)的散熱孔31 ;所述散熱孔31的內(nèi)壁上設(shè)置有多孔毛細(xì)襯墊，起隔熱作用； 所述半導(dǎo)體制冷片2的制冷端21分別設(shè)置在超硬刀片1的刀尖和后刀面上，散熱端22與 散熱孔31相連接；工作時(shí)：對(duì)半導(dǎo)體制冷片2通直流電源，其制冷端21從超硬刀片1的刀 尖及后刀面上導(dǎo)出熱量，經(jīng)刀體3內(nèi)部的散熱孔道和尾部的散熱片5將熱量排出； 其中半導(dǎo)體制冷片2上制冷端21的溫度IY與通過(guò)的電流I成如下關(guān)系，因此可通過(guò) 改變電流I來(lái)調(diào)節(jié)溫度?Υ;
公式中：R為電偶臂的總電阻；Kt為電偶臂的總熱導(dǎo)；Th為制冷片熱端溫度；Q。為熱電 偶的產(chǎn)冷量；α 5為P型電偶臂的電動(dòng)勢(shì)率；α "為N型電偶臂的電動(dòng)勢(shì)率。
[0015] 附圖2為本發(fā)明所述的通過(guò)半導(dǎo)體制冷超硬刀具的控制系統(tǒng)，包含處理器、測(cè)溫 電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、溫度補(bǔ)償電路、PWM控制輸出電路、串行接□電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、顯 示接口電路、鍵盤(pán)接口電路；所述處理器包括CPU及CPLD (Complex Programmable Logic Device,復(fù)雜互編程邏輯器住)，用于保證控制算法的實(shí)現(xiàn)、多項(xiàng)任務(wù)的調(diào)度及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) 和調(diào)用；所述測(cè)溫電路將測(cè)量的溫度信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)發(fā)送給處理 器；所述處理器經(jīng)過(guò)內(nèi)部處理得到電流I值；所述PWM控制輸出電路根據(jù)電流I值控制半 導(dǎo)體制冷片2上制冷端21的溫度?Υ;所述溫度補(bǔ)償電路與處理器連接，對(duì)溫度進(jìn)行補(bǔ)償，滿(mǎn) 足檢測(cè)所需的精度要求；所述半導(dǎo)體制冷片2的制冷端21分別設(shè)置在超硬刀片1的刀尖和 后刀面上，需要有2個(gè)PWM控制輸出電路分別控制；所述測(cè)溫電路采用熱電偶溫度傳感器； 所述A/D轉(zhuǎn)換電路包括模擬調(diào)節(jié)電路、調(diào)制器、可編程數(shù)據(jù)濾波器等，將直接測(cè)量的多路溫 度信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；所述模擬調(diào)節(jié)電路還包括緩沖器和增益可編程放大器；所述串行接 口電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、顯示接口電路、鍵盤(pán)接口電路分別與處理器連接；所述串行接口電 路用于與PC連接；所述D/A轉(zhuǎn)換電路用于輸出半導(dǎo)體制冷片2上散熱端22溫度的測(cè)量值； 所述顯示接口電路用于顯示數(shù)據(jù)和中文字幕提示，方便監(jiān)控；所述鍵盤(pán)接口電路用于向系 統(tǒng)發(fā)出指示，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。
[0016] 由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)： 本發(fā)明所述的通過(guò)半導(dǎo)體制冷的超硬刀具及控制系統(tǒng)通過(guò)半導(dǎo)體與熱管散熱技術(shù)的 組合應(yīng)用降低了超硬刀具上切削部位的溫度，從而延長(zhǎng)了超硬刀具的使用壽命，降低了生 產(chǎn)成本。
[0017] 以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制。凡采用 等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種通過(guò)半導(dǎo)體制冷的超硬刀具，包含頭部設(shè)置有超硬刀片的刀體，其特征在于： 還包括半導(dǎo)體制冷片；所述刀體的內(nèi)部設(shè)置有與外部相通散熱孔，尾部設(shè)置有散熱片；所 述半導(dǎo)體制冷片的制冷端分別設(shè)置在超硬刀片的刀尖和后刀面上，散熱端與散熱孔相連 接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過(guò)半導(dǎo)體制冷的超硬刀具，其特征在于：所述散熱孔的內(nèi) 壁上設(shè)置有多孔毛細(xì)襯墊。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通過(guò)半導(dǎo)體制冷的超硬刀具，其特征在于：所述散熱孔 與刀體的軸線(xiàn)重合。4. 一種通過(guò)半導(dǎo)體制冷超硬刀具的控制系統(tǒng)，其特征在于：包含處理器、測(cè)溫電路、A/ D轉(zhuǎn)換電路、溫度補(bǔ)償電路、PWM控制輸出電路；所述測(cè)溫電路將測(cè)量的溫度信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn) 換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)發(fā)送給處理器；所述處理器經(jīng)過(guò)內(nèi)部處理得到電流值；所述PWM控 制輸出電路根據(jù)電流值控制半導(dǎo)體制冷片上制冷端的溫度；所述溫度補(bǔ)償電路與處理器連 接，對(duì)溫度進(jìn)行補(bǔ)償。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的通過(guò)半導(dǎo)體制冷的超硬刀具，其特征在于：還包括分別與處 理器連接的串行接口電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、顯示接口電路、鍵盤(pán)接口電路；所述串行接口電 路用于與PC連接；所述D/A轉(zhuǎn)換電路用于輸出半導(dǎo)體制冷片上散熱端溫度的測(cè)量值；所述 顯示接口電路用于顯示數(shù)據(jù)和中文字幕提示；所述鍵盤(pán)接口電路用于向系統(tǒng)發(fā)出指示。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的通過(guò)半導(dǎo)體制冷的超硬刀具，其特征在于：所述所述處理器 包括CPU和CPLD，用于保證控制算法的實(shí)現(xiàn)、多項(xiàng)任務(wù)的調(diào)度及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和調(diào)用。7. 根據(jù)權(quán)利要求4或5或6所述的通過(guò)半導(dǎo)體制冷的超硬刀具，其特征在于：所述測(cè) 溫電路采用熱電偶溫度傳感器。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種通過(guò)半導(dǎo)體制冷的超硬刀具及控制系統(tǒng)，其中通過(guò)半導(dǎo)體制冷的超硬刀具包含半導(dǎo)體制冷片和頭部設(shè)置有超硬刀片、尾部設(shè)置有散熱片的刀體；所述刀體的內(nèi)部設(shè)置有與外部相通散熱孔；所述半導(dǎo)體制冷片的制冷端分別設(shè)置在超硬刀片的刀尖和后刀面上，散熱端與散熱孔相連接；本發(fā)明通過(guò)半導(dǎo)體與熱管散熱技術(shù)的組合應(yīng)用降低了超硬刀具上切削部位的溫度，從而延長(zhǎng)了超硬刀具的使用壽命，降低了生產(chǎn)成本。
【IPC分類(lèi)】B23B27/10
【公開(kāi)號(hào)】CN104942320
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510387321
【發(fā)明人】郭彩芬, 董志, 萬(wàn)長(zhǎng)東, 寧海霞
【申請(qǐng)人】蘇州市職業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年6月30日