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《大連理工大學(xué)》 2013年

基于自然熱電偶法的數(shù)控銑削溫度測(cè)量系統(tǒng)

付躍飛  

【摘要】：切削熱是切削過(guò)程中重要的物理現(xiàn)象之一,切削時(shí)所消耗的能量除極少部分用以形成新表面和以晶格扭曲等形式形成潛藏能外,大部分都轉(zhuǎn)化為熱能。過(guò)高的切削溫度不僅使刀具磨損快、壽命低；而且易使工件和加工工藝系統(tǒng)發(fā)生熱變形,還會(huì)影響工件的表面完整性,從而影響加工精度。因此,研究切削溫度具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。 研究切削溫度最直接的方法是實(shí)驗(yàn)測(cè)量法。自然熱電偶法是最方便、應(yīng)用最廣泛的測(cè)量方法,其應(yīng)用已比較成熟。但其已有的研究成果一般都是應(yīng)用在車(chē)削形式下,而把自然熱電偶應(yīng)用于銑削尤其是數(shù)控銑削的研究非常少見(jiàn)。本文針對(duì)采用機(jī)夾刀片立銑刀的數(shù)控銑削,開(kāi)發(fā)了一種基于自然熱電偶的切削溫度測(cè)量系統(tǒng)。再利用此測(cè)量系統(tǒng)對(duì)平面銑削45鋼及AISI316、FV520(B)不銹鋼時(shí),不同切削液對(duì)切削溫度的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,主要研究?jī)?nèi)容如下： 1)開(kāi)發(fā)了一套基于自然熱電偶的數(shù)控銑削切削溫度測(cè)量系統(tǒng)。針對(duì)在銑削系統(tǒng)上應(yīng)用自然熱電偶時(shí)從旋轉(zhuǎn)的刀具上引導(dǎo)線的難題,發(fā)現(xiàn)在刀桿上安裝精密導(dǎo)電滑環(huán),能勝任從高速旋轉(zhuǎn)的刀具上引出微弱電壓信號(hào)的要求。為消除因刀片溫升引起自然熱電偶冷端溫度變化帶來(lái)的原理誤差,在刀片后端夾一標(biāo)準(zhǔn)T型熱電偶來(lái)測(cè)量自然熱電偶在刀片上引線點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度,并在此基礎(chǔ)上闡述了切削溫度的計(jì)算原理。為方便熱電偶信號(hào)的采集,還設(shè)計(jì)制作了一個(gè)具有低通濾波功能、能適應(yīng)不同的熱電偶并可以進(jìn)行冷端補(bǔ)償、放大倍數(shù)可調(diào)的三通道電壓信號(hào)放大調(diào)理器。 2)完成了對(duì)3種“工件-刀片”自然熱電偶和3種“工件-銅”熱電偶的標(biāo)定。對(duì)于比較難以解決的自然熱電偶標(biāo)定,利用紫銅棒作為中間導(dǎo)體,把刀片和工件條夾緊紫銅棒來(lái)形成自然熱電偶,并用熱電偶檢定爐加熱紫銅棒來(lái)提供所需溫度來(lái)進(jìn)行標(biāo)定。為了實(shí)現(xiàn)刀片冷端的冷卻,通過(guò)按規(guī)律夾持多個(gè)刀片來(lái)把刀片“延長(zhǎng)”,并通過(guò)使用硅膠墊解決了絕緣與均勻加力的問(wèn)題。 3)對(duì)45鋼和AISI316不銹鋼進(jìn)行了切削溫度測(cè)量試驗(yàn),通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)波形分析以及把得出切削溫度進(jìn)行分析并與已有的研究數(shù)據(jù)對(duì)比,驗(yàn)證了測(cè)量系統(tǒng)的可行性。 4)針對(duì)45鋼和AISI316、FV520(B)不銹鋼的平面銑削,測(cè)量了干切削和施加不同切削液(KLC8210、KLC8205、T15)時(shí)的切削溫度,研究了切削溫度的變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)：切削溫度上升很快,經(jīng)過(guò)幾個(gè)切削周期后切削溫度就達(dá)到穩(wěn)定值；施加切削液時(shí)的切削溫度并不總是比干切削時(shí)的溫度值低。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TG547;TH811
【目錄】：

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