ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРЕВА РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА Российский патент 2011 года по МПК B23B1/00 G01K7/02 

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано при измерении температуры на контактных участках режущего инструмента в процессе обработки заготовок различных марок сталей и сплавов.

Известен способ измерения температуры в зоне резания [Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. / В.Ф.Бобров. - М.: Машиностроение, 1975. - 343 с.: ил.], заключающийся в том, что в процессе резания в месте соприкосновения передней поверхности инструмента со стружкой и задней поверхности с поверхностью резания естественным путем создаются термопары, электродами которых являются материал обрабатываемой детали и материал режущей части инструмента. Значение возникающей термоэлектродвижущей силы пропорционально температуре скользящего «спая» образовавшейся термопары.

Недостатком известного способа является измерение некоторых усредненных контактных температур на передней и задней поверхностях инструмента. При этом в каждой зоне генерации тепловой энергии происходит трение в ряде точек, усилия трения в которых различны, а следовательно, различны и температуры их нагрева.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении точности определения температуры рабочих участков передней и задней поверхностей режущего инструмента и расширении технологических возможностей.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе определения нагрева рабочих поверхностей режущего инструмента, заключающемся в том, что, предварительно проградуировав естественную термопару резец - изделие, измеряют в процессе резания усредненное значение напряжения U, создаваемое обоими источниками ЭДС зон трения на передней и задней поверхностях режущего инструмента, в котором согласно изобретению дополнительно измеряют общее сопротивление измерительных цепей R и затем, изолировав переднюю поверхность от стружки, термоЭДС, создаваемую только естественной термопарой задняя поверхность - изделие Е₂, и сопротивление R₂ цепи указанной термопары, по которым рассчитывают сопротивление цепи передняя поверхность - стружка

и термоЭДС, создаваемую естественной термопарой передняя поверхность - стружка E₁:

и по полученным значениям ЭДС и предварительной градуировки естественной термопары резец - изделие определяют раздельно температуры нагрева рабочих участков на передней и задней поверхностях инструмента.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена эквивалентная электрическая схема измерения термоЭДС естественных термопар, образованных трением стружки по передней поверхности инструмента и задней поверхности резца по обрабатываемой поверхности детали. На фиг.2 представлена эквивалентная электрическая схема для измерения термоЭДС с изолированной передней поверхностью инструмента.

Способ осуществляют следующим образом: с помощью измерительного прибора с внутренним сопротивлением R₃ определяли некоторое усредненное значение ЭДС по передней и задней поверхностям резца. Эквивалентная электрическая схема состоит из двух ветвей, одна из которых включает термопару стружка - передняя поверхность резца с сопротивлением R₁ и источником ЭДС E₁, а вторая - термопару деталь - задняя поверхность резца с сопротивлением R₂ и источником ЭДС Е₂, и подключенного прибора, измеряющего суммарный электрический ток от обеих указанных термопар.

Для раздельного определения этих ЭДС на переднюю поверхность резца накладывали изоляционную прокладку, вследствие чего исключали трение стружки об указанную поверхность, а измерительный прибор измерял только значение Е₂, соответствующее температуре нагрева в зоне трения задней поверхности резца с изделием. Предварительно измеряли сопротивление естественной термопары задняя поверхность - обрабатываемая поверхность заготовки R₂

При отсутствии изоляционной прокладки измеряли общее сопротивление цепи резец-заготовка

из которого определяли сопротивление передней поверхности резца со стружкой R₁.

При обычном методе измерения определяется некоторое усредненное значение напряжения, создаваемое обоими источниками ЭДС, которое аналитически определяется выражением:

где R₁, R₂ - электрические сопротивления естественных термопар в зонах трения передней поверхности со стружкой и задней поверхности инструмента с деталью;

R₃ - сопротивление цепи измерительного прибора;

Е₁ и Е₂ - термоЭДС, генерируемые в зонах контакта передней поверхности инструмента со стружкой и задней поверхности с обрабатываемой поверхностью детали соответственно.

Измеряя напряжение, создаваемое термоЭДС, получали значение, по которому определяли E₁, т.к. значения всех остальных величин уже известны.

По значениям E₁ и Е₂ и чувствительности термопары резец - изделие рассчитывали температуры в зонах трения передней поверхности - стружка и задняя поверхность резца - изделие.

Использование предлагаемого способа позволяет по сравнению с существующими измерить раздельно температуры нагрева рабочих участков передней и задней поверхностей режущего инструмента, повысить качество контроля инструмента, расширить технологические возможности.

Способ включает предварительную градуировку естественной термопары резец - изделие, измерение в процессе резания усредненного значения напряжения, создаваемого обоими источниками ЭДС зон трения на передней и задней поверхностях режущего инструмента. Для повышения точности определения температуры на передней и задней поверхностях дополнительно измеряют общее сопротивление измерительных цепей и затем, изолировав переднюю поверхность от стружки, - термоЭДС, создаваемую только естественной термопарой задняя поверхность - изделие, и сопротивление цепи указанной термопары, по которым рассчитывают сопротивление цепи передняя поверхность - стружка и термоЭДС, создаваемую естественной термопарой передняя поверхность - стружка. Затем по полученным значениям ЭДС и предварительной градуировки естественной термопары резец-изделие определяют раздельно температуры нагрева рабочих участков на передней и задней поверхностях инструмента. 2 ил.

Способ термоэлектрического определения нагрева рабочих поверхностей режущего инструмента, включающий предварительную градуировку естественной термопары резец - изделие, измерение в процессе резания усредненного значения напряжения U, создаваемого обоими источниками ЭДС зон трения на передней и задней поверхностях режущего инструмента, отличающийся тем, что дополнительно измеряют общее сопротивление измерительных цепей R и затем, изолировав переднюю поверхность от стружки, термоЭДС, создаваемую только естественной термопарой задняя поверхность - изделие Е₂, и сопротивление R₂ цепи указанной термопары, по которым рассчитывают сопротивление R₁ цепи передняя поверхность - стружка и термоЭДС, создаваемую естественной термопарой передняя поверхность - стружка E₁:

и по полученным значениям ЭДС и предварительной градуировки естественной термопары резец - изделие определяют раздельно температуры нагрева рабочих участков на передней и задней поверхностях инструмента.