DK600型圆盘给料机传动系统设计【说明书+CAD】
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DK600型圆盘给料机传动系统设计【说明书+CAD】,DK600,圆盘,传动系统,设计,说明书,CAD
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黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 9 页NiCr/NiSi 薄膜热电偶测温刀具传感器动态标定摘要：目前高速切削加工中的温度测量方法主要采用自然热电偶、人工热电偶和红外辐射测温等方法，这些测量方法受到响应速度、切削条件的限制，很难对切削区的瞬态变化温度进行准确测量。为解决上述问题，针对高速加工中切削区温度的特点，采用双放电控微波等离子体增强非平衡磁控溅射方法，制NiCr/NiSi薄膜热电偶以测定瞬态切削温度。构建以Ultra-CFR 短脉冲激光器作为激励热源的动态标定系统，测试在4种采样频率下，不同热接点宽度时薄膜热电偶的时间常数，并建立一维非稳态热传导模型，对薄膜热电偶动态性能进行理论分析。分析结果表明，所研制的NiCr/NiSi薄膜热电偶能够比较准确地测量瞬态变化的切削温度，减小镀膜层的厚度可明显提高薄膜热电偶的响应速度，热接点面积对动态响应时间的影响很小。采用所建动态标定系统进行动态标定试验，试验结果表明，采样频率大于50 kHz可获得稳定的响应时间，实测动态响应时间最小为0.042 ms。所作研究发展和完善了切削加工中切削热和切削温度的测量方法与装置，为高速加工科研和生产中监控切削热源和切削温度提供了切实可行的方法和手段。关键词：薄膜热电偶，切削温度传感器，动态标定，一维非稳态热传导响应时间1简介 在高速切削，95的切削热将发送到芯片，这将会使接口融化与前刀面接触，并会形成一层极薄的液膜。工件上的芯片将会瞬间切断，这不是传统的塑性变形，所以它非常重要并且很准确测量的测量出切削区的温度。薄膜热电偶（TFTCs）是瞬态测量温度的先进的传感器和常规的热电偶的测量原理相同。由于热容量小，响应速度快，TFTCs可以的准确测量出瞬态温度。动态校准的TFTCs是用来测量温度信号与温度传感器的响应过程。有三种动态校准方法来校准普通热电偶: 阶跃响应，脉冲响应和斜坡响应。这些方法都考虑作为一阶惯性动态校准的热电偶循环。动态响应时间校准动态校准曲线将出现较大的误差而它是由普通的校准方法校准。目前，更先进的方法基本上都是基于为动态时间TFTCs的激光动态校正。蔡等人，采用K型薄膜热电偶分散各地的激光路径来观察这些转换激光焊接能量，以监测分布在激光焊接过程中的能量。杨采用连续的二氧化碳激光器和掺钕玻璃脉冲激光的静态和动态的激励热源来校准测量瞬态高温传感器，借鉴他们的前辈，使用激光加热TFTCs动态校准技术。该系统的设计通过静态和动态整合。由于系统化热辐射系数和位置运动的差异所产生的错误而被淘汰。除了采用激光动态来校正TFTCs的热源，其他热设备产生瞬态温度上升也可用于系统中的激励动态热。钱等人进行一定量的研究工作，使用作为热源加热电路的动态校准实验。在这项研究中，首先测量其成分和介绍了制造TFTCs电子探针。然后，动态性能TFTCs的研究需要结合计算与测量。TFTCs的时间组合了不同的热结片，在不同的采样频率下测量。最后，最短的响应时间就得到了。2 镍铬/镍硅薄膜的制备镍铬/镍硅是一种广泛使用的廉价金属热电偶材料。长期使用，最高温度可达到900，短期使用最高温度可达到1200。抗氧化能力和耐腐蚀本热电偶材料热电的属性，线性好，灵敏度高等。在此，被选为镍铬/镍硅薄膜电极材料能满足切割要求的温度。有几种方法可用于制备镍铬/镍硅薄膜材料，例如，真空蒸发，溅射沉积，离子镀法。镍铬/镍硅薄膜材料由更先进的手段，从而微波电子回旋共振（MW-ECR）离子源增强射频（RF）非平衡磁控溅射技术。不考虑合金成分的增加所造成的扩散温度和目标上的再蒸发溅射薄膜基板，可以得到，其组件是相同的目标。镍铬/镍硅薄膜的组成电子探针测量显示表1。表1. 薄膜组成的比较和目标 元件镍铬硅化镍镍铬镍硅目标88.93%9.50%95.15%2.50%薄膜88.95%9.38%95.29%2.47%图1和图2分别显示扫描电子显微镜（SEM）照片和原子力显微镜（AFM）图像镍铬/镍硅薄膜。由图1知，它可以是可见，镍铬/镍硅薄膜的致密是均匀的和连续性是好的。由图2知可以看出，比镍铬薄膜的NiSi薄膜表面更光滑。镍铬薄膜的平均粗糙度是4.84纳米，NiSi薄膜平均粗糙度为0.33纳米。从上述结果可以看出，该合金复合材料的元素镍铬/镍硅薄膜更接近于目标。它们紧凑均匀，光滑，连续性好，符合制造要求。 图1. 镍铬/镍硅薄膜表面的SEM照片图2. 镍铬/镍硅薄膜表面的照片3 动态的理论分析性能TFTCs的表面上沉积的高速钢基材涂上了二氧化硅绝缘膜。由于基质的厚度很厚，故是非常大的薄膜，它在一维非稳态导热过程可以被视为半无限。二氧化硅导热系数低。因为多层薄膜的厚度比镍铬/镍硅小得多，所以二氧化硅的影响可以忽略不计。我们认为，物理材料性能不随温度变化，因为温度传感器的上限温度比薄膜和基板的熔化温度低得多。热传输是沿x方向（由假设沿垂直方向即面向矩阵），如图3所示。图3 热传导模型假设薄膜表面生成温度步骤，F（T）=小号等于一个常数，镍铬/镍硅薄膜的分布函数是1（X，T），我们可以获取 (1) 其中1（，t）的温度分布函数，S-步骤的温度信号，erfc（）-互补误差函数，-镍铬薄膜的厚度,T-热传输时间，1-镍铬薄膜热扩散系数，K -相关系数。当t =，1（，）=0.632s我们代入式（1）可以获取以下信息： (2)其中erfc（） - 高斯误差函数，时间常数。当x较小，互补误差函数是接近线性的，erfc（3）3 erfc（x），式（2）可以简化为 (3) (4)其中 2 热扩散系数矩阵，1, 2 薄膜和基体的导热系数，此外， (5) 当把1, 2, 1, 4代入方程（4），K=0.912，K, 1, 代入方程（3），我们可以得到膜传感器的时间常数T等于是32.011ns，如图表2。表2. 不同厚度的薄膜材料的响应时间参数样例1样例2厚度/m2.893.78导热系数1/(cal * cm * s * K)0.048420.04842反映时间/ns32.011152.606它从上述结果可以得出结论，影响薄膜的时间常数的主要因素是热扩散系数，热导率和薄膜厚度薄膜材料。此外，时间常数热结的厚度成正比。“薄膜热电偶的响应速度可以明显改善并降低了薄膜的厚度。4. 动态响应时间的测量及结果分析为了研究磨损的TFTCs对时间常数的影响，一系列的热结去被准备。有些区域是1.0毫米2.5毫米，0.8毫米2.5毫米，0.5毫米2.5毫米，0.3毫米2.5毫米。一系列TFTCs如图4。图4 一系列的TFTCs4.1 TFTCs动态响应试验方案在本文中，超CFR超短脉冲激光已经用来作为激励热源。激光参数如下：重复频率1-20千赫，脉冲持续时间为固定为8 ns，激光的能量为0.1-0.5兆焦耳，重复频率设置为10千赫。为了更可能使温度曲线更明显，那么要选择能量越高越好。据实验，0.3兆焦耳被选为参数激光奖励热源。其测试原理是如图5。图5 计划的动态温度校准测量的TFTCs输出的激光被薄膜热电偶传感器，用精密放大器电路使信号扩增到1000倍，热传感器出口聚集的电势信号被DT9800采集。为了确保动态特性的准确性测试，传感器和测试系统应接地，以减少对信号调理电路和记录仪器所造成的干扰，和对激光电源及其它电磁设备的干扰。4.2 薄膜的动态响应时间的测量热电偶在不同的热交界处的宽度。已使用超CFR短脉冲激光，脉冲宽度为8 ns，重复频率为1赫兹激光器能量为0.3兆焦耳。数据收集由DT9800采集卡，时间常数测量热交界处的宽度分别为0.3，0.5，0.8，1.0毫米。在1赫兹重复频率响应曲线100 kHz的采样频率，如图6。不同宽度的热时间常数曲线如图交界处。从图7，可以看出，当热接触面积减少到3.3倍，响应时间的差异很小。热容量影响的主要因素是线薄膜热电偶，这是热电偶响应时间通过乘以面积薄膜的厚度。图6 脉冲响应曲线热容量是影响的线薄膜热电偶响应时间的最主要因素，这是响应时间通过热电偶的厚乘以薄膜的面积，TFTCs的厚度和面积影响响应时间的主要因素。从传热模型的公式可以推断：当改变了3倍甚至30倍，宏观上并没有改变，因为薄膜的厚度比其小块改变了10-5到10-3倍。总之，薄膜的厚度是影响响应时间的最重要因素。图7 时间常数曲线的四个TFTCs4.3 在不同的采样频率热电偶，薄膜的动态响应时间的测量当采样频率为10千赫，50千赫，100千赫在相同的测试条件，热结宽度为0.5毫米和时间常数分别0.224毫秒，0.126 ms和0.095毫秒。响应时间和采样频率的关系如图8。动态重新响应时间应在降低采样频率在10 kHz至50 kHz范围内。测试系统的时间采样频率应大于50千赫，以获得稳定的测试结果。图8 响应时间的关系和采样频率4.4 偏差分析 时间常数的计算值和测量值之间有很大的区别，主要的原因可能是总结如下。 （1）上的TFTCs表面激光是一个极其复杂的过程，当薄膜的动态特性;热电偶被视为一阶惯性环节，时间不断的精度是由输出曲线估算的。（2）在本研究中，影响镍铬薄的温度传输已展开调查，而二氧化硅的影响被忽略计算。导热薄膜所取代了块，从而影响计算值小于测量值。（3）薄膜电极是合金材料，热扩散系数和导热系数随着物质组成的变化，电极的组成是一个重要的影响因素常数。（4）激光调制不把不断减少动态响应时间的错误考虑在内。测试的准确性能够通过增加能量的碰撞和减少激光脉冲的宽度而提高。5结论（1）刀具的测量传感器的时间常数通过更加先进的MW-ECR 等离子体源增强非平衡磁控溅射反应技术，可以达
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