專利名稱：：采用多層復(fù)合薄膜溫度傳感器測(cè)試瞬態(tài)切削溫度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于先進(jìn)制造及切削
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及切削溫度測(cè)試方法領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：切削溫度是金屬切削中一個(gè)非常關(guān)鍵的因素。尤其在高速切削中，切削溫度尤其是困擾人們的一個(gè)重要因素。實(shí)時(shí)監(jiān)控，并精確的反映切削過程中的溫度變化是非常有必要的。目前，國(guó)內(nèi)外應(yīng)用于切削過程中溫度測(cè)量的方法有刀/工自然熱電偶法、人工熱電偶法、半人工熱電偶法、光和熱輻射法等。刀/工自然熱電偶法操作簡(jiǎn)單，只能測(cè)量切削過程的平均溫度，由于自然熱電偶法動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢，不能滿足快速測(cè)溫要求。人工熱電偶法的熱電偶接點(diǎn)與刀尖多少有些距離，而刀尖處的溫度梯度較大，因而所測(cè)的溫度與工件本身的溫度相差較遠(yuǎn)。同時(shí)這種結(jié)構(gòu)的熱電偶熱慣性較大，仍然難以滿足瞬態(tài)切削溫度的測(cè)試需要。光和熱輻射測(cè)溫方法具有較快的響應(yīng)速度，但這種方法只能用于干態(tài)切削，測(cè)得的溫度不是真實(shí)的切削溫度，只是間接近似地反映傳入零件加工表面的切削熱所產(chǎn)生的溫度，很難準(zhǔn)確反映切削區(qū)域的瞬態(tài)切削溫度。本課題組研究的用于化爆材料切削溫度測(cè)試的薄膜熱電偶溫度傳感器所設(shè)計(jì)測(cè)溫刀頭為分刀片式，其在金屬切削過程中上下刀面在金屬作用下易產(chǎn)生分離而被破壞。所設(shè)計(jì)溫度傳感器與機(jī)床、工件間的不絕緣導(dǎo)致其不能用于金屬等導(dǎo)電材料的切削溫度測(cè)試。所采用多弧離子鍍方法制作的NiCr/NiSi薄膜與靶材成分相距較遠(yuǎn)。綜上所述，現(xiàn)有切削溫度測(cè)量方法只能測(cè)定切削區(qū)域的平均溫度和溫度在切屑、刀具和工件中的分布情況，難于精確地測(cè)定出切削區(qū)域附近各點(diǎn)的實(shí)際溫度和對(duì)切削區(qū)域溫度的瞬態(tài)變化過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服上述切削溫度測(cè)試方法存在的困難，利用非平衡微波等離子體磁控濺射在高速鋼或硬質(zhì)合金刀體上制作一種多層復(fù)合薄膜溫度傳感器，經(jīng)過多層復(fù)合薄膜熱電偶切削溫度傳感器的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)標(biāo)定，使其在測(cè)溫范圍內(nèi)具有良好的線性，并且動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，時(shí)間常數(shù)約為0.8ms。采用多層復(fù)合薄膜溫度傳感器測(cè)試瞬態(tài)切削溫度的方法對(duì)鋁合金切削過程中切削刃附近瞬態(tài)切削溫度進(jìn)行了測(cè)試，復(fù)合薄膜與高速鋼基體的結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到預(yù)定要求。發(fā)明了一種集切削、測(cè)溫于一體的能夠?qū)η邢鲄^(qū)域?qū)嶋H溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控并精確反映切削區(qū)域溫度變化的切削溫度測(cè)試方法，可以解決金屬切削中尤其是高速切削中的瞬態(tài)切削溫度測(cè)試問題。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是采用多層復(fù)合薄膜溫度傳感器測(cè)試瞬態(tài)切削溫度的方法使用多層復(fù)合薄膜溫度傳感器，進(jìn)行多層復(fù)合薄膜溫度傳感器靜、動(dòng)態(tài)標(biāo)定，瞬態(tài)切削溫度采用冷端溫度補(bǔ)償方式；具體步驟如下第一步進(jìn)行多層復(fù)合薄膜溫度傳感器的安裝1)在具有Si02絕緣膜2，MCr薄膜3、NiSi薄膜4和通槽C的高速鋼或硬質(zhì)合金刀體1上利用微波ECR等離子體源增強(qiáng)射頻反應(yīng)非平衡磁控濺射沉積出Si3N4保護(hù)薄膜5，構(gòu)成多層復(fù)合薄膜溫度傳感器I;2)用耐高溫導(dǎo)電銀膠6將0.2mm的NiCr熱電偶絲7的一端與薄膜電極3粘結(jié)，用耐高溫導(dǎo)電銀膠6，將0.2mm的NiSi熱電偶絲8—端與薄膜電極4粘結(jié)；3)NiCr熱電偶絲7的另一端和NiSi熱電偶絲8的另一端分別穿過通槽C，然后，通槽C用絕緣膠9灌封；4)在刀桿10下底開縱向槽F,在刀桿10上按順序分別鉆水平孔D、垂直孔E、尾孔G，并去掉毛刺；5)給NiCr熱電偶絲7和NiSi熱電偶絲8的引出線加絕緣護(hù)套后，使其穿過刀桿10下部的水平孔D、垂直孔E、縱向槽F和尾孔G后引出；6)安裝多層復(fù)合薄膜溫度傳感器I時(shí)，用絕緣刀墊12使刀體1底面與刀桿10絕緣；在刀體1其他四個(gè)側(cè)面固定絕緣墊片11,夾緊螺釘13和壓板14通過絕緣墊片11將刀體1固定；用兩個(gè)螺釘17將擋板16固定于刀桿10上；7)工件21通過絕緣墊片安裝在三爪卡盤19上，當(dāng)工件較長(zhǎng)時(shí)，采用絕緣頂尖22軸向固定；第二步對(duì)多層復(fù)合薄膜溫度傳感器I在0'C60(TC范圍內(nèi)進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定，在高速鋼或硬質(zhì)合金刀體1上沉積NiCr/NiSi熱電偶薄膜的同時(shí)，在16W6mi^石英玻璃片上分別同爐鍍制NiCr/NiSi薄膜熱電偶，作為標(biāo)定用薄膜熱電偶，將整個(gè)溫度標(biāo)定范圍分為三段，0°C100°C，采用標(biāo)準(zhǔn)水槽；100"C300'C采用標(biāo)準(zhǔn)油槽；30(TC60(TC采用臥式熱電偶檢定爐；在水槽和油槽中標(biāo)定時(shí)，熱電偶熱端溫度是用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻控制；而在檢定爐標(biāo)定時(shí)，熱端溫度用鉑銠1()-鉑熱電偶控制，按照檢定點(diǎn)溫度的大小，把被標(biāo)定熱電偶和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的測(cè)溫接點(diǎn)先后放入水槽、油槽或檢定爐的同一溫度場(chǎng)中，并將它們的冷端置于ot:的冰點(diǎn)器中；調(diào)節(jié)智能高精度控溫儀使溫度達(dá)到檢定點(diǎn)溫度，待溫度恒定后，用多功能數(shù)字萬用表測(cè)量被測(cè)熱電偶的熱電勢(shì)值，得到多層復(fù)合薄膜溫度傳感器熱電勢(shì)與熱端溫度的關(guān)系特性曲線；第三步對(duì)多層復(fù)合薄膜溫度傳感器I進(jìn)行動(dòng)態(tài)標(biāo)定，用激光脈沖發(fā)生器發(fā)出一束持續(xù)時(shí)間為20ns的激光脈沖，垂直照射到薄膜熱電偶的接點(diǎn)B上，薄膜熱電偶感受到溫升產(chǎn)生電壓信號(hào)輸出，經(jīng)過放大器，薄膜熱電偶的激光脈沖響應(yīng)電勢(shì)被比例放大后，用數(shù)據(jù)采集卡采集信號(hào)，送入計(jì)算機(jī)用VC編制的系統(tǒng)測(cè)試軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析及顯示，得到溫度測(cè)試系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線，通過計(jì)算時(shí)間常數(shù)約為0.8毫秒；第四步進(jìn)行瞬態(tài)切削溫度測(cè)試時(shí)，將靜態(tài)標(biāo)定得到的多層復(fù)合薄膜溫度傳感器熱電勢(shì)與熱端溫度的關(guān)系特性曲線輸入系統(tǒng)測(cè)試軟件；多層復(fù)合薄膜溫度傳感冷端溫度補(bǔ)償用AD590集成溫度傳感芯片感受冷端環(huán)境溫度，電路中引入偏置電壓回路，R,和R2的取值為對(duì)應(yīng)的薄膜熱電偶的Seebeck系數(shù)。本發(fā)明的顯著效果由于采用多層復(fù)合薄膜溫度傳感器，測(cè)溫刀頭的薄膜熱電偶溫度傳感器的熱接點(diǎn)熱容量小，具有快速響應(yīng)特點(diǎn)。且測(cè)溫傳感器嵌入主切削刃處，因此可以在毫秒級(jí)內(nèi)反映切削區(qū)域060(TC范圍內(nèi)溫度的變化過程，有效的解決了金屬切削過程中瞬態(tài)切削溫度的測(cè)試問題。附圖1是多層復(fù)合薄膜溫度傳感器I結(jié)構(gòu)圖，附圖2是熱電偶薄膜及絕緣膜在后刀面上的位置圖。其中，1-高速鋼或硬質(zhì)合金刀體，2-Si02絕緣膜，3-NiCr薄膜，4-NiSi薄膜，5-Si3N4保護(hù)層，6-耐高溫導(dǎo)電銀膠，6，-耐高溫導(dǎo)電銀膠，7-NiCr補(bǔ)償導(dǎo)線，8-NiSi補(bǔ)償導(dǎo)線，9-絕緣膠，C-通槽，B-薄膜熱電偶熱接點(diǎn)。附圖3是多層復(fù)合薄膜溫度傳感器與刀桿安裝圖。1-高速鋼或硬質(zhì)合金刀體，6-導(dǎo)電銀膠，7-NiCr補(bǔ)償導(dǎo)線，8-NiSi補(bǔ)償導(dǎo)線，10-刀桿，11-絕緣墊片，12-絕緣刀墊，13-夾緊螺釘，14-壓板，15-定位槽，16-擋板，17-螺釘，C-通槽，D-水平孔、E-垂直孔、G-尾孔，F(xiàn)-縱向槽。附圖4是多層復(fù)合薄膜溫度傳感器動(dòng)態(tài)標(biāo)定系統(tǒng)原理框圖。附圖5是多層復(fù)合薄膜溫度傳感器動(dòng)態(tài)標(biāo)定曲線圖。附圖6是工件與機(jī)床絕緣安裝圖。其中18-機(jī)床，19-三爪卡盤，20-絕緣墊片，21-工件，22-絕緣頂尖；附圖7是多層復(fù)合薄膜溫度傳感器冷端溫度補(bǔ)償電路原理圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合技術(shù)方案和附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明具體實(shí)施過程。本發(fā)明采用的測(cè)試系統(tǒng)包括多層復(fù)合薄膜溫度傳感器、冷端補(bǔ)償及信號(hào)調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)及測(cè)試軟件；切削溫度信號(hào)通過信號(hào)調(diào)理器后轉(zhuǎn)換成0~5v電壓，經(jīng)'數(shù)據(jù)采集卡，進(jìn)入計(jì)算機(jī)，用自行編制的軟件完成數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)顯示。具體實(shí)施過程如下1)將在已經(jīng)制作了Si02絕緣膜2，NiCr薄膜3、NiSi薄膜4的高速鋼或硬質(zhì)合金刀體1放入酒精中用超聲波清洗10分鐘，用氮?dú)獯蹈珊?，放入真空室?nèi)。開啟機(jī)械泵后緩慢打開預(yù)抽閥粗抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到17Pa時(shí)開啟分子泵，并關(guān)閉預(yù)抽閥，分子泵轉(zhuǎn)速開始增加，直至24000轉(zhuǎn)/分，對(duì)真空室抽氣直到真空度達(dá)到5.0X10—3Pa以下。調(diào)節(jié)匹配電容，把自偏壓降至—90V一80V之間。通入一定流量的N2氣，打開加于靶上的射頻功率源，調(diào)節(jié)匹配電容，使入射功率戶a=250W~350W，反射功率尸反《5W。在靶上形成自偏壓為一340V一370V，這時(shí)可以看到真空室內(nèi)的輝光放電現(xiàn)象，Ar+離子轟擊硅耙，濺射出的硅原子或原子團(tuán)沖向刀體l，在刀體l后刀面和前刀面與N2發(fā)生反應(yīng)生成Si3N4薄膜沉積在刀體1表面，形成SbN4保護(hù)膜5，如圖1所示。根據(jù)設(shè)定的濺射沉積時(shí)間，微波源會(huì)自動(dòng)復(fù)位，鍍膜結(jié)束。依次關(guān)閉基片射頻源、硅靶射頻源、磁場(chǎng)電源、真空計(jì)、分子泵、N2氣和Ar氣、插板閥、隔斷閥。分子泵在慣性及阻尼作用下繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，待其停下來后關(guān)閉其電源和循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。工件隨真空室冷卻2小時(shí)左右取出。72)用耐高溫導(dǎo)電銀膠6將0.2mm的NiCr補(bǔ)償導(dǎo)線7—端與薄膜電極3粘結(jié)，用耐高溫導(dǎo)電銀膠6'將0.2mm的NiSi補(bǔ)償導(dǎo)線8—端與薄膜電極4粘結(jié)。NiCr補(bǔ)償導(dǎo)線7的另一端和NiSi補(bǔ)償導(dǎo)線8的另一端分別穿過通槽C，通槽C用絕緣膠9灌封；在型號(hào)為S45W25—4K16的刀桿10下底面開縱向槽F，再按順序分別鉆水平孔D、垂直孔E、尾孔G，去掉毛刺；給NiCr補(bǔ)償導(dǎo)線7和NiSi補(bǔ)償導(dǎo)線8的引出線加絕緣護(hù)套后，使其穿過刀桿10下部的水平孔D、垂直孔E、縱向槽F和尾孔G后引出；安裝多層復(fù)合薄膜溫度傳感器I時(shí)，用絕緣墊片11及絕緣刀墊12使刀體1與刀桿10絕緣；刀體1用夾緊螺釘13和壓板14固定；用兩個(gè)螺釘17將擋板16固定于刀桿10上；3)對(duì)多層復(fù)合薄膜溫度傳感器靜態(tài)標(biāo)定，在用射頻磁控濺射的方法在高速鋼刀體1上沉積薄膜熱電偶膜的同時(shí)，在16W6mm石英玻璃片上分別同爐鍍制NiCr/NiSi薄膜熱電偶，作為標(biāo)定用薄膜熱電偶。具體標(biāo)定過程如下將整個(gè)溫度標(biāo)定范圍分為三段，0'C10(TC，釆用HWS—I型標(biāo)準(zhǔn)水槽；100。C300。C采用HWY—II型標(biāo)準(zhǔn)油槽；300。C60(TC采用YG—3型臥式熱電偶檢定爐。在水槽和油槽中標(biāo)定時(shí)，熱電偶熱端溫度是用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻控制；而在檢定爐標(biāo)定時(shí)，熱端溫度用鉑銠H)—鉑熱電偶控制。按照標(biāo)定點(diǎn)溫度的大小，把被標(biāo)定薄膜熱電偶和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的測(cè)溫接點(diǎn)先后放入水槽、油槽或檢定爐的同一溫場(chǎng)處，并將它們的冷端置于0t的冰點(diǎn)器中。調(diào)節(jié)YG-ZL-PID-II型智能高精度控溫儀使溫度達(dá)到標(biāo)定點(diǎn)溫度，每5(TC取一個(gè)標(biāo)定點(diǎn)，待溫度恒定后，用HP34401A型多功能數(shù)字萬用表測(cè)量被測(cè)熱電偶的熱電勢(shì)值，得到薄膜熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)與熱端溫度的關(guān)系特性曲線E:f(t)。4)對(duì)多層復(fù)合薄膜溫度傳感器動(dòng)態(tài)標(biāo)定，多層復(fù)合薄膜溫度傳感器動(dòng)態(tài)標(biāo)定系統(tǒng)原理框圖如圖4所示。在測(cè)試系統(tǒng)中引入放大裝置和顯示、記錄設(shè)備時(shí)，要求每一環(huán)節(jié)帶寬的倒數(shù)均小于薄膜熱電偶時(shí)間常數(shù)t一個(gè)數(shù)量級(jí)。標(biāo)定時(shí)選用德國(guó)LAMBDAPHYSIK公司生產(chǎn)的PS2F型激光脈沖發(fā)生器，最大輸出能量為30W，單個(gè)脈沖能量可達(dá)0.3J，脈沖寬度在2-50ns范圍內(nèi)可調(diào)。由激光脈沖發(fā)生器發(fā)出一持續(xù)時(shí)間為20ns的激光脈沖，垂直照射到薄膜熱電偶的熱接點(diǎn)上，膜層表面在瞬間吸收激光的能量，產(chǎn)生瞬時(shí)高溫，并以熱傳導(dǎo)方式向薄膜內(nèi)部傳遞，使熱電偶感受到溫升產(chǎn)生電壓信號(hào)輸出。經(jīng)過放大器，薄膜熱電偶的激光脈沖響應(yīng)電勢(shì)被比例放大后，用200KHz采集卡采集信號(hào)，送入計(jì)算機(jī)用VC編制的動(dòng)態(tài)切削溫度及切削力測(cè)試系統(tǒng)軟件進(jìn)行顯示、分析、數(shù)據(jù)處理?？傻贸鰷y(cè)試系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線。標(biāo)定曲線如圖5所示。多層復(fù)合薄膜溫度傳感器屬于一階系統(tǒng)，根據(jù)一階系統(tǒng)對(duì)階躍信號(hào)的響應(yīng)理論，傳感器的輸出值達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需要的時(shí)間即為系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T，由曲線可得系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T約為0.8ms。多層復(fù)合薄膜溫度傳感冷端溫度補(bǔ)償用AD590集成溫度傳感芯片感受冷端環(huán)境溫度，電路中引入偏置電壓回路，！^和R2的取值為對(duì)應(yīng)的薄膜熱電偶的Seebeck系數(shù)。補(bǔ)償電路見附圖七。5)切削試驗(yàn)切削試驗(yàn)在C620-A普通車床進(jìn)行，工件21通過絕緣墊片20安裝在三爪卡盤19上，當(dāng)工件較長(zhǎng)時(shí)，采用絕緣頂尖22軸向固定，見附圖六。切削材料為2A12T4鋁合金，工件直徑(p=200mm;多層復(fù)合薄膜測(cè)溫傳感器的切削參數(shù)分別為前角Yq=10°，后角a。二12。，副后角a。'=4°，主偏角K^75。，副偏角K〉15。，刃傾角、=-4°;試驗(yàn)條件分別為轉(zhuǎn)速n=200r/min，切削深度ap=lmm，改變進(jìn)給量f(mm/r)。其試驗(yàn)結(jié)果如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>研制的NiCr/NiSi多層復(fù)合薄膜溫度傳感器具有良好的線性，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，時(shí)間常數(shù)在0.8ms;多層復(fù)合薄膜溫度傳感器集成了測(cè)量與切削功能，可在線測(cè)量切削刃附近切削區(qū)域瞬態(tài)切削溫度；微波等離子體增強(qiáng)非平衡反應(yīng)磁控濺射方法制備的NiCr/NiSi薄膜電極其合金各組元接近靶材，且具有致密均勻、平整光滑和連續(xù)性好等特點(diǎn)，薄膜熱電偶外層沉積高硬度涂層保護(hù)，提高了傳感器的使用壽命，經(jīng)濟(jì)性好。復(fù)合薄膜與高速鋼和硬質(zhì)合金基體的結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到預(yù)定要求；實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，多層復(fù)合薄膜溫度傳感器測(cè)試瞬態(tài)切削溫度的方法能夠滿足切削過程中瞬態(tài)切削溫度的測(cè)試要求。權(quán)利要求1.一種采用多層復(fù)合薄膜溫度傳感器測(cè)試瞬態(tài)切削溫度的方法，其特征是，采用多層復(fù)合薄膜溫度傳感器，進(jìn)行多層復(fù)合薄膜溫度傳感器靜、動(dòng)態(tài)標(biāo)定，采用AD590冷端溫度補(bǔ)償方式完成瞬態(tài)切削溫度測(cè)試，具體步驟如下第一步進(jìn)行多層復(fù)合薄膜溫度傳感器的安裝1)、在具有SiO2絕緣膜(2)，NiCri薄膜(3)、NiSi薄膜(4)和通槽(C)的高速鋼或硬質(zhì)合金刀體(1)上利用微波ECR等離子體源增強(qiáng)射頻反應(yīng)非平衡磁控濺射沉積出Si3N4保護(hù)薄膜(5)，構(gòu)成多層復(fù)合薄膜溫度傳感器(I)；2)、用耐高溫導(dǎo)電銀膠(6)將0.2mm的NiCr補(bǔ)償導(dǎo)線(7)一端與薄膜電極(3)粘結(jié)，用耐高溫導(dǎo)電銀膠(6’)將0.2mm的NiSi補(bǔ)償導(dǎo)線(8)一端與薄膜電極(4)粘結(jié)；3)、NiCr補(bǔ)償導(dǎo)線(7)的另一端和NiSi補(bǔ)償導(dǎo)線(8)的另一端分別穿過通槽(C)，之后，通槽C用絕緣膠(9)灌封；4)、在刀桿(10)下底開縱向槽(F)，在刀桿(10)上按順序分別鉆水平孔(D)、垂直孔(E)、尾孔(G)，并去掉毛刺；5)、給NiCr補(bǔ)償導(dǎo)線(7)和NiSi補(bǔ)償導(dǎo)線(8)的引出線加絕緣護(hù)套后，使其穿過刀桿(10)下部的水平孔(D)、垂直孔(E)、縱向槽(F)和尾孔(G)后引出；6)、安裝多層復(fù)合薄膜溫度傳感器(I)時(shí)，用絕緣刀墊(12)使刀體(1)底面與刀桿(10)絕緣；在刀體(1)其他側(cè)面固定絕緣墊片(11)，夾緊螺釘(13)和壓板(14)通過絕緣墊片(11)將刀體(1)固定；用兩個(gè)螺釘(17)將擋板(16)固定于刀桿(10)上；7)、工件(21)通過絕緣墊片(20)安裝在三爪卡盤(19)上，當(dāng)工件較長(zhǎng)時(shí)，采用絕緣頂尖(22)軸向固定；第二步對(duì)多層復(fù)合薄膜溫度傳感器(I)在0℃~600℃范圍內(nèi)進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定，在高速鋼或硬質(zhì)合金刀體(1)上沉積NiCr/NiSi熱電偶薄膜的同時(shí)，在16×16mm2石英玻璃片上分別同爐鍍制NiCr/NiSi薄膜熱電偶，作為標(biāo)定用薄膜熱電偶，將整個(gè)溫度標(biāo)定范圍分為三段，0℃～100℃，采用標(biāo)準(zhǔn)水槽；100℃～300℃采用標(biāo)準(zhǔn)油槽；300℃～600℃采用臥式熱電偶檢定爐；在水槽和油槽中標(biāo)定時(shí)，熱電偶熱端溫度用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻控制；在檢定爐標(biāo)定時(shí)，熱端溫度用鉑銠10-鉑熱電偶控制，按照檢定點(diǎn)溫度的大小，把被標(biāo)定熱電偶和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的測(cè)溫接點(diǎn)先后放入水槽、油槽或檢定爐的同一溫度場(chǎng)中，并將它們的冷端置于0℃的冰點(diǎn)器中；調(diào)節(jié)智能高精度控溫儀使溫度達(dá)到檢定點(diǎn)溫度，待溫度恒定后，用多功能數(shù)字萬用表測(cè)量被測(cè)熱電偶的熱電勢(shì)值，得到多層復(fù)合薄膜溫度傳感器熱電勢(shì)與熱端溫度的關(guān)系特性曲線；第三步對(duì)多層復(fù)合薄膜溫度傳感器(I)進(jìn)行動(dòng)態(tài)標(biāo)定，用激光脈沖發(fā)生器發(fā)出一束持續(xù)時(shí)間為20ns的激光脈沖，垂直照射到薄膜熱電偶的接點(diǎn)(B)上，薄膜熱電偶感受到溫升產(chǎn)生電壓信號(hào)輸出，經(jīng)過放大器，薄膜熱電偶的激光脈沖響應(yīng)電勢(shì)被比例放大后，用數(shù)據(jù)采集卡采集信號(hào)，送入計(jì)算機(jī)用VC編制的系統(tǒng)測(cè)試軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析及顯示，得到溫度測(cè)試系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線，通過計(jì)算時(shí)間常數(shù)約為0.8毫秒；第四步進(jìn)行瞬態(tài)切削溫度測(cè)試時(shí)，將靜態(tài)標(biāo)定得到的多層復(fù)合薄膜溫度傳感器熱電勢(shì)與熱端溫度的關(guān)系特性曲線輸入系統(tǒng)測(cè)試軟件；多層復(fù)合薄膜溫度傳感冷端溫度補(bǔ)償用AD590集成溫度傳感芯片感受冷端環(huán)境溫度，電路中引入偏置電壓回路，R1和R2的取值為對(duì)應(yīng)的薄膜熱電偶的Seebeck系數(shù)。全文摘要本發(fā)明采用多層復(fù)合薄膜溫度傳感器測(cè)試瞬態(tài)切削溫度的方法屬于先進(jìn)制造及切削
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及切削溫度測(cè)試方法領(lǐng)域。該方法使用多層復(fù)合薄膜溫度傳感器，進(jìn)行多層復(fù)合薄膜溫度傳感器靜、動(dòng)態(tài)標(biāo)定，瞬態(tài)切削溫度采用冷端溫度補(bǔ)償方式；先進(jìn)行多層復(fù)合薄膜溫度傳感器的安裝，在具有絕緣膜的高速鋼或硬質(zhì)合金刀體上利用微波ECR等離子體源增強(qiáng)射頻反應(yīng)非平衡磁控濺射沉積出保護(hù)薄膜。進(jìn)行瞬態(tài)切削溫度測(cè)試時(shí)，將靜態(tài)標(biāo)定得到的多層復(fù)合薄膜溫度傳感器熱電勢(shì)與熱端溫度的關(guān)系特性曲線輸入系統(tǒng)測(cè)試軟件中，進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償。傳感器的熱接點(diǎn)熱容量小，快速響應(yīng)特性好，有效的解決了金屬切削過程中瞬態(tài)切削溫度的測(cè)試問題。文檔編號(hào)G01K7/00GK101324471SQ20081001235公開日2008年12月17日申請(qǐng)日期2008年7月14日優(yōu)先權(quán)日2008年7月14日發(fā)明者孫奉道,孫寶元,崔云先,軍張,敏錢申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)