二维切削刀具温度场的测量

<正> 一、前言切削热是切削过程中的重要物理现象。切削温度能改变刀具前刀面上的摩擦系数,改变工件材料的性能,影响已加工表面质量的提高。切削时的温度场对刀具的磨损部位有很大的影响。由于切削过程的复杂性,理论解析法求解切削温度场乃受到限制,不仅计算结果要靠实验来验证、修正,而且计算中的许多参数要靠实验来确定。因此,用实验手段测量切削刀具温度场乃是目前切削研究中的主要方法。测量切削温度的方法很多,目前应用较广、较为成熟可靠的是自然热电偶法和人工热电偶法。前者测得的是切削刀具——工件间的平均温度;后者一般要在刀具或工件拟     

切削区热电偶测温刀具的制备及其性能测试

由于切削测温温感器无法直接接触切削区,故在铂铑丝表面喷涂耐热绝缘层制作耐热热电偶,把表面覆盖耐热绝缘层的热电偶埋入硬质合金粉末,压制、烧结成热电偶测温刀片。通过恒温箱测温实验判定热电偶的测温性能,用性能正常的热电偶测温刀具进行切削测温实验,测温实验结果及切削刀具镜测结果表明,热电偶测温刀具能直接、可靠地进行切削区温度的测量,但是用此工艺制作的刀具切削寿命较短;实验结果还表明直径越大的铂铑丝制作的热电偶测温刀具的成品率越高,但是铂铑丝直径越大,刀具寿命越短;实验进一步揭示切削区内各点的温差较大,但是一次切削切削区温度场处于稳态时切削测温点的温度是稳定的,温度场处于稳态时切削温度的变化能迅速反映刀具的磨损状态的变化。     

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切削温度是影响切削加工过程中刀具状况和工件表面质量的重要物理量，但切削温度信号的获取与处理存在一些实际问题。针对切削温度测量中的自然热电偶法、人工热电偶法以及红外热图像法，介绍了热电偶的固定、从旋转体上引出测量信号、自然热电偶的标定、工件和刀具表面发射率的标定，以及应用红外热像仪进行测温时切削实验的设计等一些实践做法。实践证明，开槽嵌夹绞丝热电偶方法的测量结果比较可靠；采用集流器引出旋转体热电势信号时所产生的摩擦附加电势可被定量测定并可将其从测温信号中减除；应用红外热像仪测量切削温度时应标定被测材料在各温度段的表面发射率并量化标定环境的影响。     

切削温度的计算机辅助无补偿法测量

根据热电偶理论利用计算机检测技术提出了一种不需要刀具材料接长棒或补偿电路,而利用切削过程形成的温度梯度,不需进行冷端补偿的测量切削温度的新方法,还提出了与该理论一致的自然热电偶快速标定方法。并根据原理设计了实验系统。通过与常规刀具材料接长棒补偿测温实验比较,得出该方法快捷可靠,可以代替常规实验。     

高速切削温度的二维热传导模型建立及求解

在高速加工过程中,切削热的产生将影响工件加工表面的质量和刀具寿命,分析切削温度的分布对研究切削机理及工艺参数的优化有着重要意义。基于传热学和金属切削理论建立了高速车削温度的热传导模型,结合切削过程中的边界条件和初始条件,应用数学解析法推导出二维热传导方程的解,利用求解导热逆问题的方法估算边界条件。实验中采用人工热电偶测量切削温度,根据测得的刀具内部点的温度值计算出表面热流,进而通过MATLAB软件仿真得到切削温度场,并利用红外热像仪的测量结果进行试验验证。     

一种借助有限元传热仿真的刀尖点切削温度精确测量方法

切削热是金属切削加工中的重要物理现象,特别是刀尖点温度对于切削研究具有重要的参考价值,但是现有的切削温度测量方法很难实现对刀尖点切削温度的精确测量。本文提出一种人工热电偶法和有限元传热仿真相结合测量车削刀尖点温度的方法,并利用专业切削仿真软件进行验证。研究表明这种方法准确可靠,为研究车削过程刀尖点温度提供了新的测量方法。     

半人工热电偶瞬态切削温度测量装置

介绍一种在工件上布设半人工热电偶的瞬态切削温度测量装置。该装置采用单极热电偶丝同工件自身组成热电偶。切削过程中测温时，可消除普通热电偶因被动感受环境温度而产生的滞后，在升温速度达２０℃／ＵＳ时仍能得到满意的测量结果。     

PCD刀具高速铣削SiCp/Al复合材料切削温度试验研究

采用夹丝半人工热电偶法,在600- 1200m/min速度范围内对PCD刀具高速铣削SiCp/2009Al复合材料时的切削温度进行了研究,采用单接点热电偶快速标定装置对热电偶(SiCp/2009Al—康铜)测量的热电势进行了标定试验,获得了各种复合材料的温度标定曲线.研究结果表明,在本文试验条件下,铣削温度瞬时最高值可...     

一种新型快速响应半人工热电偶

提出一种将切削与测温功能集成于一体的新型半人工热电偶快速温度传感器.该传感器的最大特点是响应速度快,时间常数τ约为1ms.论述了传感器的结构设计,静态标定,动态标定以及测量电路.并将该传感器用于现场切削试验,取得了良好的效果.     

嵌入式薄膜热电偶测温刀具的设计

设计了一种嵌入式薄膜热电偶的刀具,以实现在切削过程中对刀具瞬态温度的实时测量。以刀具的前刀面作为基底来镀制薄膜,通过磁控溅射法在刀具前刀面制备了Al_2O_3绝缘膜、NiCr/NiSi薄膜热电偶以及Si_3N_4保护膜,最终制成了可以进行切削加工并能够实时测量切削温度的刀具。文中主要介绍了电极NiCr薄膜、Al_2O_3绝缘膜的制作过程及一些相关性能的检测,随后利用SolidWorks和DEFORM-3D对刀具进行了三维建模和切削过程的仿真模拟,得到了刀具的温度场分布。     

粉末材料激光烧结过程温度场的测试系统

介绍了粉末材料的激光烧结成型技术,对粉末材料激光烧结成型的加热过程进行了分析,在此基础上研制了一种适合于粉末材料激光烧结成型过程温度场的测试系统,利用红外测温仪测量粉末表层温度,利用热电偶测量粉末内部温度,测量结果由计算机打印输出.     

LabVIEW系统在切削温度与切削力综合测量中的应用

介绍了以LabVIEW7．1为软件开发平台,利用PCI-8335A卡采集压电式测力仪和人工热电偶实现切削力与切削温度采集的综合测量系统,实现了三向切削力与切削温度数据的采集、预处理、分析和数据库存储。实现了切削过程的的实时监控,以反映刀具在切削状态下磨损或破损及切削用量选取的合理性。     

新型薄膜式热电偶切削温度测量传感器

研制了一种集成在刀头内的新型薄膜式热电偶。在切削的同时，能快速直接地测量切削温度。镀膜工艺采用了先进的磁控溅射和离子镀技术，成功地解决了绝缘、镀膜牢固性等问题。该热电偶测温接点位于刀尖，响应迅速，时间常数约为0．8ms；并且在0～600℃的测温范围内具有良好的线性和热稳定性。详细论述了传感器的结构设计、薄膜热电偶的制作、静态标定、动态标定以及检测电路。当应用于现场切削试验时，传感器能快速响应瞬态切削温度。     

瞬态切削用智能测温刀具的研究

针对传统切削温度测量手段无法实时测量刀尖切削区域瞬态温度的技术难题,研制一种基于NiCr-NiSi薄膜热电偶的瞬态切削用智能测温刀具,采用直流脉冲磁控溅射技术制备了致密性和绝缘效果良好的SiO₂绝缘薄膜及热电偶电极薄膜;利用自行研制的薄膜热电偶自动标定系统对研制的测温刀片的静、动态技术特性进行测试和分析,结果表明所研制的测温刀片在30～300℃范围内具有良好的线性,其塞贝克系数为40.5 μV/K,最大线性误差不超过0.92%,且响应速度快,时间常数为0.083 ms;可嵌入刀杆的温度测试单元实现了在切削加工过程中对瞬态切削温度数据的实时采集、数据存储与无线传输功能;现场试验结果显示,所研制的智能测温刀具可以快速准确监测0.1 s内刀具刀尖处瞬态切削温度的变化,为瞬态切削温度测试提供了新的方法,为智能测温刀具的研究与开发提供了新的技术途径。     

绿色切削SiCp／Al复合材料的刀具温度研究

采用嵌埋人工热电偶的方法,通过正交试验研究了干切削SiCp／Al复合材料时切削参数对刀具前、后刀面切削温度的影响。选定切削参数,实验研究了干式切削、压缩空气风冷、油液浇注和MQL等冷却方式对前、后刀面切削温度的影响。试验结果表明,对于车削SiCp／Al复合材料,后刀面温度高于前刀面温度,进给量对刀具温度影响最显著,MQL切削条件下刀具温度最低。     

平面磨削温度场有限元仿真及实验

在考虑不同磨削参数对温度场的影响的情况下,根据三角形热源模型对磨削工件进行了有限元仿真,获得了工件的温度分布。采用热电偶法测量了工件的磨削温度,发现有限元仿真值与实验测量值相当吻合,仿真结果能够真实反映工件的温度场。该有限元仿真方法对磨削过程中工件温度场的研究具有实际意义,为避免磨削烧伤提供了技术支持。     

基于热电偶法的高速铣削温度实验研究

通过半人工热电偶夹丝测温法的转速单因素实验,研究在高转速环境下温度随速度变化的规律,得到了切削区温度与速度的初步规律,对以后的研究有一定的指导作用。     

用热电偶测温应注意的问题

热电偶是一种普遍使用的测温传感器。由于它结构简单,几何尺寸很小,测量精度高,测试又很方便,所以在机床行业中常用于机床温度场、热源、切削温度的测定。 对于精密机床试验来说,其测温精度有一定要求。因此,在利用热电偶(如铜-康铜热电偶)进行测温时,首先要对热电偶进行标定,画出热电势-温度对应关系的定标曲线。然后才把热电偶粘贴在机床上的被测温度点。当机床运转一段时间后,就能测到因温度上升而产生的热电势值,再查定标曲线,读得所对应的温度值。可见定标曲线是否正确将直接影响着测温精度。 常用热电偶定标,就是利用一只标准水银计作…     

快捷及准确的汽车电子控制单元电路板温度测量与分析法

介绍结合热电偶及热成像仪优点而形成的一种混合温度测量法,对测量步骤、数据及图像处理作了详细描述。此测量法具有快捷、准确度高等优点。     

基于Ansys workbench的三相异步电动机温度场分析

GB/T 1032-2012规定三相异步电动机B法测试效率需要同时测量绕组温度。为确定定子绕组温度场分布趋势从而确定绕组温度测量布置方案,应用Ansys workbench软件平台,建立其三维有限元模型,分析额定工况下的发热情况和稳态温度场分布;根据仿真得出的定子绕组温度场分布趋势,确定B法测试效率时热电偶测量布置方案。该分析方法具有实际意义和指导价值。