Способы измерения температуры резания

Экспериментальным путем температуру в зоне резания измеряют различ­ными прямыми и косвенными методами.

К прямым методам измерения относятся методы измерения с помощью ка­лориметра, пирометров, термопорошков и термокрасок (меняющих свой цвет в зависимости от температуры резания).

К косвенным методам относятся методы естественной и искусственной термопары и др.

7.1. Измерение температуры резания при помощи пирометра. Пиро­метр - это оптический прибор, чувствительным элементом которого, воспри­нимающим тепловой поток от нагретого объекта (из зоны резания) являет­ся светочувствительный элемент - фотодиод или фоторезистор, работающий в инфракрасной зоне спектра излучения. Пирометр располагают таким обра­зом, чтобы его чувствительный элемент находился в фокусе оптической системы.

Рис. 11.8. Измерение температуры резания оптическим пирометром

Пирометр обладает большим быстродействием и малой инертностью, что позволяет регистрировать быстро изменяющиеся во времени процессы. К недостаткам пирометра следует отнести то, что он регистрирует только часть общего потока излучения из зоны резания. Фактически он улавлива­ет только составляющую q₄ и то не полностью, а лишь частично. Поэтому оценка температуры в зоне резания осуществляется путем пересчёта по температурным зависимостям, что не всегда приводит к достоверному результату.

Измерение температуры резания при помощи естественной термопары

Рис. 11.9. Схема измерения температуры резания методом естественной термопары

Материал инструмента и детали в процессе резания находятся в постоян­ном контакте при высокой температуре. Вместе они представляют собой термопару. Принцип действия термопары заключается в том, что между ее горячим и холодным контактами создаётся термоЭДС тем большая, чем больше разница температур горячего и холодного контактов. Метод изме­рения температуры естественной термопарой обладает высокой точ­ностью, т. к. информация поступает непосредственно из зоны резания. К недостаткам метода следует отнести побочное влияние давления на вели­чину термоЭДС, что в целом может привести к неверной оценке темпера­туры резания. Метод не всегда удобен в реализации, т.к. требует соблю­дения строгой изоляции всех компонентов образующейся электрической це­пи, что искажает обычное состояние режущей системы. Сходящая в процес­се резания стружка приводит к частым замыканиям и отказам системы в работе.

Хорошие результаты дает метод измерения температуры резания по оста­точным изменениям микроструктуры инструментального материала и струж­ки, который также является косвенным методом.

Наличие сведений о температуре в зоне резания позволяет правильно назначить материал режущего инструмента для данных условий обработки, поскольку температура является одним из важнейших факторов, определяю­щих режущую способность инструмента. Непрерывный контроль температуры при резании позволяет создать адаптивные системы, управляющие процес­сом резания с целью обеспечения оптимальных температурных условий в зоне резания и минимальной интенсивности износа инструмента.

Глава 12

Износ и стойкость режущих инструментов