嵌入式薄膜熱電偶測溫刀具傳感器的研制.pdf

1、本課題屬于切削溫度測試研究領(lǐng)域，課題來源于遼寧省自然科學基金項目，項目編號(20062143)和遼寧省教育廳高校科技計劃，項目編號(05L023)。本文主要研究瞬態(tài)測溫傳感器——嵌入式薄膜熱電偶測溫刀具傳感器的研制及其性能研究。 切削溫度直接影響工件的熱變形、已加工表面質(zhì)量、刀具前刀面積屑瘤的產(chǎn)生和消退以及刀具壽命等眾多因素，因而現(xiàn)代制造業(yè)對切削溫度的監(jiān)測要求逐步提高。鋁合金高速切削過程中產(chǎn)生大量的切削熱，由于切削速度高，切削熱

2、來不及傳給工件就被高速流出的切屑帶走，工件和刀具累積熱量極少。切削熱主要集中于刀尖處，而切削區(qū)域埋藏于工件內(nèi)，處于半封閉狀態(tài)，目前常用的測溫方法無法測量刀尖處的切削溫度，只能測量距離刀尖一定距離的平均溫度。本文研制出一種嵌入式復合薄膜熱電偶刀具溫度傳感器，該傳感器集切削、測溫為一體，可以快速并精確地測量刀具刀尖處的切削溫度。 論文的主要內(nèi)容包括：薄膜熱電偶測溫傳感器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，磁控濺射方法制備SiO2絕緣膜、熱電偶薄膜電極，

3、測溫傳感器的靜態(tài)標定、動態(tài)標定及切削溫度測量試驗，薄膜熱電偶磨損誤差分析等。其中，SiO2絕緣膜、薄膜電極的制備以及薄膜熱電偶磨損誤差分析是本論文工作的重點。 通過增加磁控濺射射頻偏壓的方法，使薄膜熱電偶與基體之間的結(jié)合力得到改善。采用數(shù)控線切割慢走絲加工掩模，使其形狀規(guī)則、熱變形量小。磁控濺射得到的熱電偶薄膜膜層致密均勻、平整光滑、邊界清晰、在熱電極尺寸縮小70％的情況下仍能保證連續(xù)。對熱電偶進行靜態(tài)標定和動態(tài)標定，得出薄膜熱