切削温度实时测量传感器及其特性

数控机床控制系统中的传感器介绍摘要：由于高精度、高速度、高效率及安全可靠的特点，数控系统在装备制造业中的应用越来越广泛，数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床，能够根据已编好的程序，使机床动作并加工零件。

它综合了机械、自动化、计算机、测量等最新技术，使用了多种传感器，本文从位移、位置、速度、压力、温度以及刀具磨损监控等方面论述了在数控机床控制系统中用到的传感器。

1、数控系统简介数控系统也称为计算机数控系统（CNC），是用计算机控制加工功能，实现数值控制的系统。

数控系统由数控程序、输入装置、输出装置、计算机数控装置（CNC装置）、可编程逻辑控制器、主轴驱动装置和进给（伺服）驱动装置（包括检测装置）等组成。

由于使用了计算机，系统具有了软件功能，又用PLC代替了传统的机床电器逻辑控制装置，使系统更小巧，其灵活性、通用性、可靠性更好，易于实现复杂的数控功能，使用、维护也方便，并具有与上位机连接及进行远程通信的功能。

该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。

它综合了机械、自动化、计算机、测量、等新技术，使用了多种传感器，本文介绍的是数控系统中各个部分所用到的传感器。

2、传感器简介传感器是一种能承受规定的被测量，能够把被测量（如物理量、化学量、生物量等）变换为另一种与之有确定对应关系并且容易测量的量（通常为电学量）的装置。

它是一种获得信息的重要手段，它所获得信息的正确与否，关系到整个检测系统的精度，因而在非电量检测系统中占有重要地位。

传感器的原理各种各样，其种类十分繁多，分类标准不一样，叫法也不一样。

常见的有电阻传感器、电感式传感器、电容式传感器、温度传感器等。

作为应用在数控系统中的传感器应满足以下一些要求：（1）传感器应该具有比较高的可靠性和较强的抗干扰性。

（2）传感器应该满足数控机床在加工上的精度和速度的要求。

（3）传感器在使用时应该具有维护方便、适合机床运行环境的特点。

用人工热电偶法测量刀具和工件温度
切削温度的测量方法
2、辐射测温法
辐射测温法是一种非接触式测量方法。它是利用高温辐射能 量来测量工件表面温度的。 作为测量用的传感器有光电传感器及热敏射测温法
光电传感器可以用锗光电二极 管或硫化铅光电池。在刀片上 打一个小的锥孔，一直通到刀 具的前面上，从切屑底面测定 辐射能，通过标定求得切屑底 面该点的温度。
(1)自然热电偶法
热电偶的热端
切削过程中，工件、刀具通常是由两种不同的金属材料组成的。 在刀具与切屑和刀具与工件接触区总存在着相当高的切削温度
热电偶的冷端 离接触区较远的工件与刀具处一般保持在室温状态
切削温度的测量方法
1、热电偶法 热电偶法包括自然热电偶法和人工热电偶法。
(1)自然热电偶法
可用导线将工件与刀具的冷端接到仪表上，即可将切削热电势显示和 记录下来。根据事先作出热电偶的标定曲线（温度与毫伏值的对应关 系曲线），即可求得刀具与切屑和刀具与工件接触面的平均温度，即 切削温度。
1—激光管； 2—光栅； 3、4—透镜； 5—光敏元件； 6—刀片； 7—刀体
用光电传感器测量刀具与切屑接触面 温度分布的示意图
切削温度的测量方法
用辐射测温法测量工件与刀具侧面的 温度分布的示意图
热敏电阻传感器
优点 测定区域的直径只有0.15 mm，因此， 可缩小不同测定点之间的距离。
缺点 只能测量刀具侧面的温度而不能测量垂 直切削刃工作部位中间剖面的温度。
切削温度
切削温度是指切削区域的平均温度。 切削温度的高低取决于产生热量的多少和热量传散的快慢。
切削温度
(1)切削温度计算
用实验方法得到的计算切削温度的指数公式为：
C
v z c

数控机床传感器的结构与工作原理在现代化的制造业中，数控机床几乎成了“家常便饭”，就像厨房里少不了的锅碗瓢盆一样。

没有它，许多精密的零件可就做不出来，大家想想看，像飞机上的发动机、汽车的发动机、手机里面的零部件，哪个不是经过数控机床的“锤炼”才能诞生的呢？但是，咱们今天不是来给大家上枯燥的技术课的，咱们聊聊数控机床里的“小心脏”——传感器。

你可能会觉得传感器这种东西离你很远，听起来像是高深莫测的科技名词，实际上它就在咱们生活中悄悄工作着，默默地让数控机床运转得又快又稳。

别看它个头不大，功能可是巨大的！你知道吗，数控机床的传感器就像是机床的“眼睛”和“耳朵”，就好比你走在街上，眼睛可以看到前方的情况，耳朵能听到周围的声音，它们都在不断地“提醒”你注意前方的危险，帮助你做出反应。

而数控机床的传感器就是这样，帮助机床随时调整操作，确保工作顺利进行。

比如，它能感知温度变化，机床的运动状态，甚至是机床内部的震动。

你想象一下，如果没有这些“感应器”，机床可能会出现过热、运动不稳定等问题，最终导致生产不合格，浪费时间和材料。

而且你还得重新调整机器，搞不好一个小小的失误就得“重头再来”。

这多麻烦啊，谁不想省点事儿呢？先来聊聊这数控机床里最常见的几种传感器吧。

比如温度传感器，它就像是个机床的“温柔体检师”。

一旦机床的温度过高，它就会立马提醒咱们，是时候停下来降温了，要不然机器可能就“罢工”了。

然后还有位置传感器，这个就像是“导航”，它会实时反馈机床的工作位置，让咱们知道刀具是不是按计划位置工作，避免“跑偏”了。

最常见的就是触发传感器，嗯，大家可以把它想象成“碰撞感应器”，一旦刀具接触到工件，它立刻给机床发送信号，避免刀具过度“用力”，也避免工件受损。

还有加速度传感器，它能测量机床的运动加速度，像是在监测运动的“剧烈程度”，让机床保持在一个“舒服”的工作状态，不至于因为剧烈震动导致精度下降。

这些传感器的作用可真不小，它们保证了数控机床在复杂的工作环境中稳定运行，不至于因为一点点小问题就出现大故障。

切削温度测量方法
嘿，你问切削温度咋测量啊？这事儿咱得好好聊聊。

先说说热电偶法吧。

这就像给切削过程装个小温度计。

找个合适的热电偶，把它放在切削的地方附近。

热电偶能感应温度变化，然后把温度信号传出来。

不过放的时候可得小心，不能影响切削过程，也不能被切坏喽。

而且还得选对热电偶的类型，不然测出来的温度可不准。

还有辐射测温法。

就像用个小望远镜看切削时发出的热辐射。

通过测量辐射的强度啥的，就能算出温度。

这方法不用直接接触切削的地方，挺方便的。

但是得注意周围环境的影响，不能有别的热源干扰。

另外呢，硬度法也可以试试。

切削后看看工件的硬度变化，因为温度会影响材料的硬度。

不过这方法不是特别直接，得通过一些经验公式来推算温度。

还有一种叫金相法。

切削完了看看材料的金相组织，不同温度下金相组织会不一样哦。

这就像给材料做个小体检，通过观察组织变化来判断温度。

但是这方法比较麻烦，需要专业的设备和知识。

我给你讲个事儿吧。

有一次我们车间要测切削温度，一开始大家都不知道咋弄。

后来找了个老师傅，他用热电偶法测了一下，发现温度有点高。

于是大家就想办法调整切削参数，降低温度。

后来再测的时候，温度就正常了。

从那以后，我们就知道了切削温度测量的重要性，也学会了用不同的方法来测量。

总之呢，切削温度测量有好几种方法，你可以根据实际情况选择合适的。

只要你用心去做，肯定能测出准确的温度。

加油吧！。