[发明专利]一种基于传热反问题的磨削温度测量方法

摘要

本发明涉及一种基于传热反问题的磨削温度测量方法，该方法将熔点较低且熔点稳定的薄膜镶如两块工件之间，工件在磨削过程中产生的磨削热使得镶入工件之间的易熔薄膜熔化，通过测量薄膜熔化的深度以及薄膜的熔点得到表面以下一定深度的温度，再通过求解热传导反问题计算出磨削表面温度。与传统的热电偶测量磨削温度的方法相比，该方法操作简单，即省去了热电偶繁琐的制作过程，又无需复杂的信号采集和信号处理设备；与磨削温度解析计算和有限元分析相比，无需考虑磨削热的热源模型、热分配比、对流换热系数等难以准确确定的参数。

主权项

1.一种基于传热反问题的磨削温度测量方法，其包括：测温试件的制作、试件检测和磨削表面温度推导三个步骤完成，其中所述测温试件的制作步骤包括将两块磨削工件及易熔测温薄膜组成测温试件，将薄膜置于两块磨削工件之间，所述磨削工件由精密虎钳夹紧，同时为保证两个磨削工件完全贴合，两个磨削工件相对的接触面用46^#刚玉砂轮磨平、在流水下分别用320^#和600^#砂纸抛光，所述易熔测温薄膜厚度为0.02mm，整平后将其裁剪成与工件横截面一致的矩形；所述试件检测步骤包括：测温试件在磨削过程中受到磨削温度的作用，会造成两磨削工件之间的易熔测温薄膜熔化，将磨削完的磨削工件从精密虎钳上取出，并分开两磨削工件，可见易熔测温薄膜熔化了一层，熔化的薄膜颜色与未熔化薄膜的颜色有很大差异，在磨削工件横截面上形成一条明显的界线，将横截面在显微镜下放大后界线更明显，且利用显微镜的测距功能得到熔化层的深度，从而得到距离磨削表面一定深度处的温度；所述磨削表面温度推导步骤是利用下述公式进行计算得出:θ(xp,t)=Σn=0Nbn(4t)nΓ(n+1)erfc(xp2t)2n---(1-1)]]>θ(x,t)=Σn=0Nbn(4t)nΓ(n+1)erfc(x2t)2n---(1-2)]]>t=aτ/L₀²    （1-3）x=X/L₀    （1-4）x_p=X_p/L₀    （1-5）式中τ为时间；a为热扩散率；L₀为工件厚度；t为无量纲时间；x为无量纲坐标；г(n+1)为伽马函数；为高斯误差补余函数的2n重积分；θ(x_p,t)为距离磨削表面距离为x_p处的磨削温度；θ(x,t)为距离磨削表面距离为x处的磨削温度；由于距离磨削表面x_p处的磨削温度即θ(x_p,t)由试验得到，通过公式（1-1）可计算得到b_n，再通过b_n和公式（1-2）可计算出磨削表面下任意一点的磨削温度，令x=0，代入公式（1-2）即可推导出磨削表面的温度。