Способ измерения температуры резания /его варианты/ и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к обработке резанием и может использоваться, например, на станках токарной группы, Изобретение позволяет повысить точность измерения и расширить область его применения. Существо изобретения состоит Б том, что перед резанием создают постоянный Градиент температуры в режущем инструменте и величину возникающей термо-ЭДС принимают за эталон, а при резании устанавливают величину изменения электросигнала с момента врезания до стабилизации и 0температуре резания судят по соотношению величин упомянутых тёрмо-ЭДС и изменения сигнала. 3 с.п. ф-лы, 1ил. (/) с ьз ГС

СОЮЗ СОЩтсНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1284712 А 1 (5у 4 В 23 В 25 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPGHOhhV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3937740/25-08 (22) 14.06.85 (46) 23.01.87. Бюл. У 3 (71) Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков (72) С.В.Васильев (53) 621.91(088.8) (56) Адаптивное управление станками.

/Под ред. Балакшина Б.С. М., 1973, с.296-310. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

РЕЗАНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к обработке резанием и может использоваться, например, на станках токарной группы, Изобретение позволяет повысить точность измерения и расширить область

его применения. Существо изобретения состоит в том, что перед резаниемсоздают постоянный Градиент температуры в режущем инструменте и величину возникающей термо-ЭДС принимают эа эталон, а при резании устанавливают величину изменения электросигнала с момента врезания до стабилизации и о температуре резания судят по соотношению величин упомянутых термо-ЭДС и изменения сигнала. 3 с.п. ф-лы, (0

Ф

1 ил.

1284712

216 4,? о

7 453

ИЗБ 2,0 а температура резания, определяемая

;:как сумма комнатной температуры и

50 избыточной, была около 470 . Харак ерно, что при износе резца до 11 — 1,40 мм изменение сигнала составило уже 8,6 мВ, а следовательно, температура резания

Изобретение относится к обработке резанием и может быть использовано на станках преимущественно токарной группы. елью изобретения является повышение точности измерения, упрощение тарирования, расширение области применения также и на обработку неэлектропроводных материалов путем измерения термо-ЭДС, возникающей в материале режущего инструмента.

На чертеже показана схема устройства для измерения температуры резания.

Способ основан на том,что инструмент является с одной стороны, физическим тепом, непосредственно реализующим резание, т.е. телом, на одном конце которого происходит изменение температуры от комнатной до темпера-туры резания. С другой стороны, инструмент — единственное тело в зо не обработки, которое в процессе резания существенно не меняется.Поэтому его термоэлектрические свойства также неизменные, могут быть использованы цлл суждения о темпера туре резания.

Если при тарировании в инструменте искуственно создать градиент тем пературы, то появление измеряемой термо-ЭДС в нем — суть термоэлектрическая реакция инструмента на нагрев, зависящая только от абсолютной термо-ЭДС материала резца и распределения температур и их уровня. Следо; вательно, данные тарирования, т.е. соответствие температуры и термоЭДС в Резце не изменяются при смене обрабатываемого материала..

При резании измеряют некий интег-, ральный сигнал, определяемый главным образом ЭДС резания, но включа" ющий в себя в качестве парциальной составляющей возникшую в инструменте термо-ЭДС. Выделение этой парциальной составляющей осуществляют, сравнивая изменение сигнала, вызванное прогревом инструмента, т.е. с момента врезания до стабилизации сигнала, когда возникает стационарное тепловое состояние, с эталонной термо-ЭДС, полученной ранее при создании в режущем инструменте постоянного градиента температуры.

При невозможности создания в режущем инструменте постоянного градиента температуры (например,из-за малых размеров инструмента) осуществляют резание материала, химически тождественного материалу рез-, ца и отличающегося только термооб5 работкой. В таком контакте ЭДС резания мала, что позволяет установить величину изменения электрического сигнала с момента врезания до его стабилизации. Определив темпера®О туру резания каким-либо из известных способов, например оптическим, используют эту первую величину изменения сигнала как эталон. Осуществляя резание исследуемого материала и вновь устанавливая изменение элек-. трического сигнала, о температуре резания исследуемого материала судят по соотношению первоначального (эталонного) и вновь установленного упомянутых изменений.

При использовании монолитного твердосплавного инструмента Т15К6, создавая в нем градиент температуры от 5 -комнатной до температуры испарения

0 жидкого азота (-196 С) путем охлаждения его торца, противоположного режущей части, получим, что при достижении максимальной разности темпера30 туры Т = 20 — (-196 С) = 216 С, в состоянии установившегося теплового равновесия, когда температурный гра- диент был постоянен, объемная термоЭДС в резце составила около 2 мВ и не зависела от обрабатываемого матеЗ5 .риала.

При последующей обработке стали

45 (V = 150 м/мин, S = О, 1 мм/об, — 1 мм) новым неизношенным резцом

40 изменение электрического сигнала с момента врезания до его стабилизации составило около 4,2 мВ. Следовательно, избыточная (по.отношению к комнатной) температура вблизи вершины резца составляет

216 8,6 + 10 = 950о

Повышению точности измерений способствует стабилизация исходного теп1284712 4

270 1,1 о

0,9 инструмент подвергают температур35 ному воздействию, создавая в нем постоянный градиент температуры и измеряют величину возникающей в нем термо-ЭДС, которую принишают за эталон, затем осуществляют

40 резание и устанавливают величину изменения электрического сигнала, возникающего в режущем инструменте, с момента врезания до его стабилизации, а о температуре реза45 ния судят по соотношенчю величин упомянутых термо-ЭДС и изменения электрического сигнала.

2. Способ измерения температуры резания, при котором измеряют величину электрического сигнала,обус„ловленного термо-ЭДС, возникающей, в процессе обработки, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью спо55 вышения точности измерения упроще ния тарирования и расширения об ласти применения, перед обработлового состояния режущего инструмента, который должен перед резанием иметь одинаковую во всем. объеме .температуру.

Для иллюстрации применения способа без создания в режищем инструменте искусственного градиента температуры рассмотрим обработку сырой стали Р18 каленым резцом Р18. При V

0-60 м/мин, S = 0 05 мм/об, = 0,5 мм изменение интегрального электрического сигнала было инвариантно к скорости резания (для неизношенного резца) и составило около

0,9 мВ, а температура резания, измеряемая оптическим пирометром для о

V =- 60 м/мин — около 270 . po этим, данным легко определить, например, увеличение температуры резания из-за износа быстрорежущего инструмента.

Изменение сигнала возросло на 0,2 мВ и составило 1, 1 мВ. Следовательно, температура резания дх.я изношенного резца составила

Устройство для реализации способа содержит измерительный прибор 1, одна клемма которого соединена проводником 2 с задним (холодным в процессе резания) концом электрически изолированной от массы станка державки 3 режущего инструмента, а вторая клемма — проводником 4 и стержнем-электродом 5, изолированным стаканом 6, с режущей пластиной 7 инструмента.

Устройство работает следующим образом.

Перед резанием в инструменте создают постоянный градиент температуры, например, нагревом пластины вблизи вершины. При этом в объеме державки 3 и пластины 7 возникает, объемная термо-ЭДС. В проводнике 2 температура при этом не изменяется и термо-ЭДС не возникает. Напротив, в свинцовом электроде 5 также воз- никает термо-ЭДС, которая из-за малости абсолютной термо-ЭДС свинца, мала. Интегральная термо-ЭДС, возникающая в инструменте, таким образом, будет зафиксирована прибором

1 и принята за эталонную величину.

Используя известные данные о температуре нагрева вершины пластины 7, 5

20 производят тарирование эталонной термо-ЭДС.

Осуществляют резание. При этом на вершине IIJIiicTHHbl 7 будет температура, соответствующая температуре резания, и после прогрева пластины

7 и державки 3 показания прибора 1 соответствуют уже температуре резания, определяемой с помощью эталонной термо-ЭДС.

Дополнительное уменьшение искажений в электроде 5 возможно помещением стакана 6 в криогенную ванну, осуществляемое обычными средствами и не иллюстрируемое.

Таким образом, способ и устройство для его реализации позволяют повысить точность измерения и измерять температуру резания неэлектродных материалов за счет исключения заготовки иэ цепи измерения.

Формула и з о б р е т е н и

1. Способ измерения температуры резания, при котором измеряют величину электрического сигнала, обусловленного термо-ЭДС, возникающей в процессе обработки, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, упрощения тарирования и расширения области применения, перед резанием кой осуществляют резание материала химически тождественного материалу

6 нально соотношению упомянутых первой и второй установленных величины сигнала.

Составитель А.Семенова

Редактор А.Ворович, Техред К.Попович Корректор М.Пожо

Заказ 7500/13 . Тираж 972 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 12847 режущего инструмента, измеряют температуру резания и величину эле- рического сигнала, возникающего в режущем инструменте, и устанавливают первую величину изменения этого сигнала с момента врезания до стабилизации сигнала, принимаемую за эталон, затем осуществляют обработку, при которой также измеряют величину вышеупомянутого элек- 10

1 трического сигнала и устанавливают вторую величину его изменения с момента врезания до стабилизации сигнала, а температуру резания при обработке определяют пропорцио- 15

3. Устройство для измерения температуры резания, содержащее прибор для измерения термо-ЭДС, одна клемма которого соединена с державкой электрически изолированного от массы станка режущего инструмента, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. вторая клемма прибора соединена с режущей частью инструмента проводником, выполненным из материала с малой абсолютной термо-ЭДС.