Методы измерения температуры при резании

Для определения температуры резания применяют методы термопар в различных видах, калориметрический метод, метод термокрасок и метод микроструктурного анализа.

Калориметрический метод основан на измерении температуры сходящей стружки при помощи калориметра. На рис. 13.2 приведена схема установки для определения средней температуры стружки. Начальная температура воды замеряется термометром. На поверхности заготовки 1 выстрачивают пазы для расчленения стружки. В сосуд 2 подают части стружки 3. После перемешивания, через некоторый промежуток времени, термометром 4 замеряется температура воды. Взвешивание стружки, упавшей в сосуд, производится после промывки её в щелочи и выдержки в вакууме.

Рис. 13.2. Схема установки для определения средней температуры стружки.

1 - заготовка; 2 - калориметр; 3 - стружки; 4 - термометр.

Тогда среднюю температуру стружки определяют из уравнения калориметра:

(13.3)

где G - вес воды, г;

t_k- температура воды в калориметре после опыта;

t_o - температура воды до опыта;

G₁ - вес стружки, гр;

с - теплоемкость стали;

Т_стр - средняя температура стружки.

Таким образом, левая часть уравнения (66) равна количеству калорий, полученных водой из стружки. Правая часть уравнения равна количеству калорий, отданных стружкой воде.

Количество теплоты в резце можно определить также калориметрическим путем, быстро сняв нагретый в процессе работы резец и погрузив его в калориметр; точно также можно поступить и с обрабатываемой заготовкой.

Рис. 13.3. Схема измерения температуры резания методом искусственной термопары.

Метод искусственной термопары (рис. 13.3) основан на измерении температуры резца около режущей кромки. В резце около режущей кромки сверлят отверстие диаметром 1...2 мм, которое не доходит до передней поверхности на величину 0,2...0,4 мм. В это отверстие вставляют термопару железо-констант, состоящую из двух тонких проволок диаметром 0,1...0,15 мм. Проволоки термопары изолированы друг от друга и от стенки отверстия, в цепь включают гальванометр. При резании слой термопары нагревается и возникает в цепи термоэлектродвижущая сила, которая регистрируется гальванометром.

Полуискусственная термопара. Одним из элементов этой термопары является резец (рис. 13.4). В просверленное в резце отверстие диаметром 0,5 мм вводится константовая проволока, которая выводится на переднюю или заднюю поверхность, где и расклепывается. Этот метод дает более точные и надежные результаты, чем вышеописанный.

Рис. 13.4. Схема измерения температуры резания методом полуискусственной термопары.

Рис. 13.5. Схема измерения температуры резания методом естественной термопары.

Метод естественной термопары (рис. 13.5) дает среднее значение температуры зоны резания. Элементами термопары является обрабаты ваемыи материал и резец. Токосъемник выполнен на базе вращающегося центра. Деталь изолирована от патрона, вращающийся центр - от задней бабки, резец - от суппорта. Термодвижущая сила поступает от токосъемника и резца на гальванометр.Метод термокрасок состоит в том, что специальные краски в зависимости от температуры меняют свои первоначальный цвет. Набор из 14 красок позволяет измерять температуры от 45 до 780 °С.

Метод микроструктурного анализа основан на анализе разовых и микроструктурных изменений, которые происходят в наружных слоях поверхности инструмента в результате воздействия тепла. Микроструктурные изменения, определяемые при помощи металломикроскопа, и изменения твердости в поверхностных слоях инструмента дают возможность судить о температуре, которая имела место в той или иной точке поверхности.

Кроме определения температуры резания представляет интерес и характер распределения теплоты в резце и обрабатываемом материале, т.е. определение температурного поля в зоне резания. Температурное поле в зоне резания обычно рассчитывают на основе теории теплообмена в твердых телах с применением ЭВМ.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 184; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!