Методы измерения температуры в зоне резания

Существует несколько методов измерения температуры в зоне резания.

Ка­лориметрический метод (рис.4.4) заключается в том, что стружка собирается в калориметре с водой. Зная количество воды в калориметре, вес стружки и ее те­плоемкость, можно определить среднюю температуру стружки по разности температуры воды в калориметре до, и после резания.

, (5.3)

где Q_см – температура смеси воды и стружки (температура воды в калориметре после резания); Q_в – начальная температура воды; G_в – масса воды в калориметре; G_стр – масса стружки; С_стр – теплоемкость материала стружки.

Метод термопары. Метод измерения температуры с помощью термопар является наиболее удобным и более широко применяется в современных исследованиях.

Метод измерения естественной термопарой (рис.5.5) наиболее прост по осуществле­нию, но для получения абсолютных значений температур требует проведения очень трудоемкой операции градирования термопары "инструмент — обраба­тываемый материал".

Рис.5.4. Схема измерения температуры калориметрическим методом.

Рис.5.5 Схема измерения температуры в зоне резания методом естественной термопа­ры: 1- обрабатываемая заготовка, 2- резец, 3-изоляция, 4-милливольтметр.

Метод двух рез­цов. Разновидностью метода естественной термопары является "метод двух рез­цов" (рис.5.6), который сводится к резанию одновременно двумя резцами, изго­товленными из разных материалов. Этот метод позволяет исключить мучитель­ный процесс градирования термопары для каждого вида обрабатываемого мате­риала; термопара градируется один раз, и полученная градуировочная кривая используется для всех обрабатываемых материалов.

Метод искусственной термопары. Искусственной называется термопара, у которой оба элемента искусственно вводятся в инструмент или заготовку для измерения температуры. Для измерения температуры, например, при токарной обработке (рис.5.7), в корпусе резца 1 сделано отверстие (рис.5.7а), в которое вставлена термопара 2 (рис.5.7 б), подключенная к показывающему прибору 3. Спай термопары регистрирует температуру в режущем клине инструмента на некотором расстоянии от передней поверхности.

Рис.5.6. Схема измерения термопары методом «двух резцов»

Рис.5.7. Измерение температуры в зоне резания методом искусственной термопа­ры: а - схема измерения; б)- термопара

Метод бегущей термопары. Для наблюдения за изменением температуры контактных слоев стружки при перемещении ее по длине контакта может применяться "бегущая термопара".

Рис.5.8. Схема измерения температуры на передней и задней поверхностях инструмен­та методом бегущей термопары.

Суть этого метода заключается в том, что в заготовку заделываются термопары, которые при перерезании их режущим лезвием инструмента образуют слой термопары, скользящий (бегущей) по передней и задней поверхностям. Схема метода представлена на рис.4.8.

Бесконтактный метод. Для измерения температуры применяются специальные приборы – пирометры, которые регистрируют тепловое излучение, исходящее от нагретого тела (рис.4.9).

Рис.5.9. Схема измерения температуры бесконтактным методом:

1 – пирометр, 2 – державка резца, 3 – режущая пластина, 4-заготовка

Температуру поверхности инструмента за пределами зоны его контакта с обрабатываемым изделием или стружкой можно определить с помощью термо­чувствительных красок, которые изменяют свой цвет при нагревании до опре­деленной температуры.