Способ измерения температуры резания его варианты и устройство для его осуществления

союз сощтснихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 23 В 25 06 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ РЕЗАНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЯО 1284712(57) Изобретение относится к обработке резанием и может использоваться,например, на станках токарной группы,Изобретение позволяет повысить точность измерения и расширить областьего применения, Существо изобретениясостоит в том, что перед резаниемсоздают постоянныйГрадиент температуры в режущем инструменте и величинувозникающей термо-ЭДС принимают эаэталон, а при резании устанавливаютвеличину изменения электросигнала смомента врезания до стабилизации ио температуре резания судят по соотношению величин упомянутых термо-ЭДСи изменения сигнала. 3 с.п, ф-лы,1 ил.;,как сумма комнатной температуры ио 50 избыточной, была около 470 . Характерно, что при износе резца до Ь- 1,40 мм изменение сигнала составило уже 8,6 мВ, а следовательно, температура резания55 Изобретение относится к обработке резанием и может быть использовано на станках преимущественно токарной группы.йелью 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 це меняется,Поэтому его термоэлектрические свойства также неизменные, могут быть использованы цлл суждения о температуре резания.Если при тарировании в инструменте искуственно создать градиент тем пературы то появление измеряемой термо-ЭДС в нем - суть термоэлектрическая реакция инструмецта 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 термо- ЭДС в Резце, це изменяются при смене обрабатываемого материалаПри 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 врезанця 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 термооб работкой. В таком контакте ЭДС резания мала, что позволяет установить величину изменения электрического сигнала с момента врезания доего стабилизации. Определив темпера- О туру резания каким-либо из известных способов, например оптическим,используют эту первую величину изменения сигнала как эталон. Осуществляя резание исследуемого материалаи вновь устанавливая изменение элек-,трического сигнала, о температуререзания исследуемого материала судятпо соотношению первоначального (эталонного) и вновь установленного упомянутых изменений.При использовании монолитного твердосплавного инструмента Т 15 К 6, создавая в нем градиент температуры откомнатной до температуры испаренияожидкого азота (-196 С) путем охлаждения его торца, противоположного режущей части, получим, что при достижении максимальной разности темпера 30туры Ь Т = 20 - (-196 С) = 216 С, всостоянии установившегося тепловогоравновесия, когда температурный гра-диент был постоянен, объемная термоЭДС в резце составила около 2 мВ ине зависела от обрабатываемого мате,риала.При последующей обработке стали45 (7 = 150 м/мин, Б = О, 1 мм/об,- 1 мм) новым неизцошенным резцом 40изменение электрического сигнала смомента врезания до его стабилизации составило около 4,2 мВ. Следовательно, избыточная (по отношениюк комнатной) температура вблизи вершины резца составляет45 21686 + 10: 95002Повышению точности измерений способствует стабилизация исходного теп1284712 4 10 15 20 270 1,1 о 0,9 лового состояния режущего инструмента, который должен перед резаниемиметь одинаковую во всем объеме .температуру,Для иллюстрации применения способа без создания в режищем инструменте искусственного градиента температуры рассмотрим обработку сырой стали Р 18 каленым резцом Р 18. При Ч0-60 м/мин, Б = 0,05 мм/об,= 0,5 мм изменение интегральногоэлектрического сигнала было инвариантно к скорости резания (для неизношенного резца) и составило около0,9 мВ, а температура резания, измеряемая оптическим пирометром дляоЧ = 60 м/мин - около 270 . Ро этим, данным легко определить, например,увеличение температуры резания из-заизноса быстрорежущего инструмента.Изменение сигнала возросло на 0,2 мВи составило 1, 1 мВ. Следовательно,температура резания для 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,производят тарирование эталоннойтермо-ЭДС.Осуществляют резание. При этом на вершине пластины 7 будет температура, соответствующая температуререзания, и после прогрева пластины7 и державки 3 показания прибора 1соответствуют 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 щ и й с я тем, что, с,целью повышения точности измерения, упрощения тарирования и расширения области применения, перед резанием инструмент подвергают температур ному воздействию, создавая в немпостоянный градиент температурыи измеряют величину возникающейв нем термо-ЭДС, которую приниыают за эталон, затем осуществляют 40 резание и устанавливают величинуизменения электрического сигнала,возникающего в режущем инструменте, с момента врезания до его стабилизации, а о температуре реза ния судят по соотношенчю величинупомянутых термо-ЭДС и измененияэлектрического сигнала.12. Способ измерения температурырезания, при котором измеряют величину электрического сигнала,обусловленного термо-ЭДС, возникающей, в процессе обработки, о тл и ч аю щ и й с я тем, что, с целью сповышения точности измерения,упрощения тарирования и расширения области применения, перед обработкой осуществляют резание материалахимически тождественного материалу12 6нально соотношению упомянутых первой и второй установленных величины сигнала. Составитель А.Семеноваедактор А.Ворович , Техред И.Попович Корректор М.Пож/13 . Тираж 972 ВНИИПИ Государственнопо делам изобретен 13035, Москва, Ж, Р Заказ 7 Подписноекомитета СССРи открытийская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,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- Ю трического сигнала и устанавливают вторую величину его изменения с момента врезания до стабилизации сигнала, а температуру резания при обработке определяют пропорцио 3. Устройство для измерения тем. пературы 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.