一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置及方法，包括底座以及安装在底座上的工作台，所述工作台上设置有钻削组件以及温度测量组件，所述钻削组件包括加工主轴、主轴固定架、钻头、调节台以及安装在调节台上的夹持装置，所述温度测量组件包括环形安装架、热辐射接收仪、转换器、信号处理器，所述环形安装架固定安装在所述加工主轴上，所述环形安装架的底部沿周向间隔设置有若干个伸缩杆，采用多个热辐射接收仪在不同角度、不同距离同时测量出钻头或者工件的多个点的温度值，进而通过对多点的温度值进行处理后获得钻削区域内部的温度状况，从而精准的完成钻削区域内部的三维温度场的测量。的三维温度场的测量。的三维温度场的测量。

【技术实现步骤摘要】
一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置及方法


[0001]本专利技术涉及温度测量领域，特别是一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置及方法。

技术介绍

[0002]石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。石墨烯具有比较好的韧性和强度，石墨烯逐渐应用在各行业中。在石墨烯的加工生产中，往往需要对石墨烯进行钻孔，钻削石墨烯复合材料的过程中，由于钻头与工件和切屑接触，通过摩擦力的作用产生摩擦功，切屑产生的剪切功大都转化为切削热能，使得切削温度升高。切削温度不仅影响工件和钻头的性能、钻头的磨损以及使用寿命，造成钻削力的变化，使得钻削过程中产生震动，从而进一步影响工件表面粗糙度，当温度超过碳纤维的失效温度时，将会对材料可靠性产生很大影响。
[0003]此外，由于在加工石墨烯复合材料的过程中，不能使用冷却液进行冷却，而且材料的导热性比较差，所以需要密切关注切削热问题，以免温度过高对材料基体以及钻头造成损伤。但在钻削过程中，由于钻头是不停的旋转，对钻头进行准确的测温仍是一个很大的难点，目前主要对钻头的测温方法主要是热电偶测温法，但该方法的结构复杂、稳定性差。因此，研发出一种能够准确测量钻削温度并根据钻削温度变化动态实时调整钻削工艺参数的装置成为了重中之重。

技术实现思路

[0004]本专利技术克服了现有技术的不足，提供了一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置及方法。
[0005]为达到上述目的本专利技术采用的技术方案为：一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置，包括底座以及安装在底座上的工作台；所述工作台上设置有钻削组件以及温度测量组件，所述钻削组件包括加工主轴、主轴固定架、钻头、调节台以及安装在调节台上的夹持装置，所述温度测量组件包括环形安装架、热辐射接收仪、转换器、信号处理器，所述环形安装架固定安装在所述加工主轴上；所述环形安装架的底部沿周向间隔设置有若干个伸缩杆，若干个所述伸缩杆的底部配合连接有角度转动机构，所述角度转动机构上通过套环固定安装有热辐射接收仪，所述热辐射接收仪与所述转换器间通过导线连接，所述转换器与所述信号处理器通过导线连接，所述伸缩杆用于带动所述热辐射接收仪沿加工主轴的Z轴方向上下移动，所述角度转动机构用于带动所述热辐射接收仪沿加工主轴的X、Z轴方向转动；所述温度测量组件对不同钻削区域的温度进行同步且实时的测量，再对测得的温度数据进行拟合处理，以得到钻削区域内部的温度范围与温度分布情况。
[0006]优选的，本专利技术的一个较佳实施例中，所述加工主轴的底部配合连接有钻头，所述加工主轴内开设有至少一条第一进水流道与至少一条第一回水流道，所述钻头内开设有至
少一条第二进水流道与至少一条第二回水流道且所述第二进水流道与第二回水流道相通，所述第一进水流道与所述第二进水流道相通，所述第一回水流道与所述第二回水流道相通。
[0007]优选的，本专利技术的一个较佳实施例中，所述工作台上还设置有钻削位移机构，所述钻削位移机构包括丝杆座，所述丝杆座上固定安装有第一电机，所述第一电机的输出端配合连接有第一螺纹丝杆，所述第一螺纹丝杆上配合连接有第一滑块，所述第一滑块还固定连接有主轴固定架，所述加工主轴固定安装在所述主轴固定架上，所述钻削位移机构的第一螺纹丝杆上间隔设置有第一传感器，所述第一传感器用于测定所述钻头的位置信息。
[0008]优选的，本专利技术的一个较佳实施例中，所述调节台上设置有工件位移机构，所述工件位移机构用于带动所述调节台沿加工主轴的X、Y方向移动，所述夹持装置固定安装在所述调节台的顶部，所述夹持装置用于夹紧工件。
[0009]优选的，本专利技术的一个较佳实施例中，所述主轴固定架上设置有第二传感器与第三传感器，所述第二传感器用于检测加工时钻头参数信息，所述第三传感器用于检测工件参数信息。
[0010]本专利技术另一方面提供一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量方法，包括如下步骤：通过若干个热辐射接收仪采集钻头或工件不同区域发射出的热辐射光，得到热辐射光信号对应的电信号；对所述电信号进行放大、转化处理，分别得到钻头或工件不同区域的温度数据；将得出的温度数据进行拟合分析，得到钻削区域整体的温度值；根据所述钻削区域整体的温度值，对钻头进行冷却处理，使得钻削区域内温度保持在一定范围内；根据所述钻削区域整体的温度值，调整钻头的工艺参数。
[0011]优选的，本专利技术的一个较佳实施例中，所述通过若干个热辐射接收仪采集钻头或工件不同区域发射出的热辐射光，得到热辐射光信号对应的电信号，还包括通过平衡电桥进行消除干扰的步骤，平衡电桥由第一热敏电阻、第二热敏电阻、第一固定电阻、第一可变电阻和直流电压源组成，其中第一热敏电阻与第二热敏电阻串联，再与串联的第一可变电阻、第一固定电阻并联，然后与直流电压源直接相连，平衡电桥的输出电压即是红外光信号对应的电信号。
[0012]优选的，本专利技术的一个较佳实施例中，所述根据所述钻削区域整体的温度值，对钻头进行冷却处理，还包括：制备冷水，使冷水沿第一进水流道流入到钻头内，冷水在钻头内流动并吸收钻头上的热能，从而使钻头温度降低；将吸收热能后的水沿第一回水流道抽出；根据钻削区域的实时温度数据，实时调整冷水进入钻头内的流速与流量，使得钻削区域保持在一定的温度范围内。
[0013]优选的，本专利技术的一个较佳实施例中，所述钻削区域整体的温度值，调整钻头的工艺参数，还包括：实时获取钻削区域整体的温度值；
将钻削区域整体的温度值与第一预设温度值以及第二预设温度值进行比较，所述第二预设温度值大于所述第一预设温度值；若钻削区域整体的温度值小于第一预设温度值，则钻头按照第一钻削参数进行钻削；若钻削区域整体的温度值大于或等于第一预设温度值且小于或等于第二预设温度值，则钻头按照第二钻削参数进行钻削；若钻削区域整体的温度值大于第二预设温度值，则钻头按照第三钻削参数进行钻削。
[0014]优选的，本专利技术的一个较佳实施例中，所述第一钻削参数是转速为匀加速转动且进给速度为第一进给速度的钻削方式；所述第二钻削参数是转速为匀速转动且进给速度为第二进给速度的钻削方式；所述第三钻削参数是转速为匀加速转动且进给速度为第三进给速度的钻削方式；所述第一进给速度大于所述第二进给速度，所述第二进给速度大于所述第三进给速度。
[0015]本专利技术公开的一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置及方法，采用多个热辐射接收仪在不同角度、不同距离同时测量出钻头或者工件的多个点的温度值，进而通过对多点的温度值进行处理后获得钻削区域内部的温度状况，从而精准的完成钻削区域内部的三维温度场的测量；利用水循环系统，实现冷水与热水的循环双向利用，能够高效、有针对性的对钻头进行降温，并且能够根据实时的钻削温度，控制冷水进入钻头内的流量与流速，使得钻头温度保持在合适范围内；通过温度测量组件实时的测量出钻削温度后，控制器自动的根据实际情况改变钻头的钻削参数，能够在钻削过程中使钻削温度保持在合适范围内，能够以最大的加工效率进行加工，并且减少缺陷的产生，保证了石墨烯的质量，提高了钻头的使用寿命。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置，包括底座以及安装在底座上的工作台，其特征在于：所述工作台上设置有钻削组件以及温度测量组件，所述钻削组件包括加工主轴、主轴固定架、钻头、调节台以及安装在调节台上的夹持装置，所述温度测量组件包括环形安装架、热辐射接收仪、转换器、信号处理器，所述环形安装架固定安装在所述加工主轴上；所述环形安装架的底部沿周向间隔设置有若干个伸缩杆，若干个所述伸缩杆的底部配合连接有角度转动机构，所述角度转动机构上通过套环固定安装有热辐射接收仪，所述热辐射接收仪与所述转换器间通过导线连接，所述转换器与所述信号处理器通过导线连接，所述伸缩杆用于带动所述热辐射接收仪沿加工主轴的Z轴方向上下移动，所述角度转动机构用于带动所述热辐射接收仪沿加工主轴的X、Z轴方向转动；所述温度测量组件对不同钻削区域的温度进行同步且实时的测量，再对测得的温度数据进行拟合处理，以得到钻削区域内部的温度范围与温度分布情况。2.根据权利要求1所述的一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置，其特征在于：所述加工主轴的底部配合连接有钻头，所述加工主轴内开设有至少一条第一进水流道与至少一条第一回水流道，所述钻头内开设有至少一条第二进水流道与至少一条第二回水流道且所述第二进水流道与第二回水流道相通，所述第一进水流道与所述第二进水流道相通，所述第一回水流道与所述第二回水流道相通。3.根据权利要求1所述的一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置，其特征在于：所述工作台上还设置有钻削位移机构，所述钻削位移机构包括丝杆座，所述丝杆座上固定安装有第一电机，所述第一电机的输出端配合连接有第一螺纹丝杆，所述第一螺纹丝杆上配合连接有第一滑块，所述第一滑块还固定连接有主轴固定架，所述加工主轴固定安装在所述主轴固定架上，所述钻削位移机构的第一螺纹丝杆上间隔设置有第一传感器，所述第一传感器用于测定所述钻头的位置信息。4.根据权利要求1所述的一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置，其特征在于：所述调节台上设置有工件位移机构，所述工件位移机构用于带动所述调节台沿加工主轴的X、Y方向移动，所述夹持装置固定安装在所述调节台的顶部，所述夹持装置用于夹紧工件。5.根据权利要求1所述的一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置，其特征在于：所述主轴固定架上设置有第二传感器与第三传感器，所述第二传感器用于检测加工时钻头参数信息，所述第三传感器用于检测工件参数信息。6.一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鑫，
申请(专利权)人：单县多米石墨烯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：