СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИ РЕЗАНИИ МЕТАЛЛОВ Советский патент 1933 года по МПК B23B25/06 

В лабораторной практике известен способ измерения температуры резца при резании металлов, предложенный Гербертом в Англии и Готтвейном в Германии, заключающийся в том, что в качестве термоэлемента используется обрабатываемый материал и режущий инструмент, дающие спай в месте схода стружки по передней грани резца.

В идеальном виде этот способ предусматривает изоляцию болванки от станка и резца от супорта. Кроме того, Готтвейн применял также и упрощенный метод, когда изолировался лишь один резец; однако метод этот обладает теми неточностями в измерении, которые. включались в расчет при соединении проводка от милливольтметра с вращающейся болванкой.

Для избежания паразитной термопары, предлагалось также один из концов болванки протачивать начисто, а к станку прикреплять на неподвижной стойке скользящий контакт, который работает в качестве щетки в электромоторе. При последнем способе приходилось, однако, обращать внимание на подбор материала для щетки. Действительно, если скользящий контакт будет взят из того же материала, который обрабатывается на станке, тогда паразитную термопару можно в этом месте избежать, но тут же возникает вопрос о термопаре, получаемой в месте спая материала щетки с проводом к милливольтметру. Для избежания такого недостатка необходимо предусматривать также и устройства для охлаждения этого места спая, так как теплота от трения щетки о болванку достаточна велика; кроме того изготовление щеток или скользящих контактов всякий раз при обработке различных материалов также затруднительно, равно как и затруднительно, как это предлагалось Готтвейном, каждый раз надевать на болванку специальное кольцо, которое вращалось бы в ванне со ртутью.

Предлагаемый способ имеет целью устранить недостатки существующих способов измерения температуры, исходя из тех соображений, что как быстро ни вращалась бы болванка, или как велик ни был бы ее диаметр, на ней всегда имеется точка со скоростью, равной нулю, а именно точка, лежащая на оси вращения; согласно изобретению контактирование осуществляется с болванкой или соответственно с вращающимся режущим инструментом (при сверле или фрезе) в точке со скоростью, равной нулю. Так как в последней вращения нет, то, очевидно, теплоты от трения здесь не будет и показания милливольтметра не будут понижаться появлением паразитных термопар. После опытной проверки предлагаемого способа были получены подтверждения предварительно принятым соображениям, на основании которых было спроектировано устройство для осуществления этого способа для токарных работ.

На чертеже фиг. 1 изображает схему устройства по способу Готтвейна, примененного на токарном станке; фиг. 2 - схему устройства для токарного станка, соответствующую предлагаемому способу.

Для измерения температуры при резании металлов по способу Готтвейна, применяемого в практике в настоящее время (фиг. 1), резец 2 изолируется от супорта прокладками 5. Обрабатываемая болванка 1, при посредстве заднего центра 3, проводом 4, присоединяется к клемме милливольтметра 6, вторая клемма которого присоединяется к резцу 2. Недостаток этого способа заключается в том, что на показания милливольтметра влияет еще одна термопара: болванка - задний центр. Были попытки устранить влияние этой термопары приключением провода к болванке, не у задней бабки, а к болту переднего подшипника шпинделя (пунктир на фиг. 1 - провод 4′); тем не менее, хотя термопара болванка - задний центр, на показания больше не влияла, но тут же появлялась новая, искажающая показания, термопара: шпиндель-вкладыш.

Согласно предлагаемому способу контактирование с болванкой осуществляется в точке со скоростью, равной нулю, т.е. с точкой, лежащей на оси вращения. Так как в этой точке нет вращения, то очевидно и показания милливольтметра не будут искажаться появлением паразитных термопар.

Для измерения температуры при резании металла по предлагаемому способу в теле заднего или переднего центра токарного станка (фиг. 2) высверливается два взаимно-перпендикулярных канала: осевой - 8 и радиальный - 9. Эти каналы изолируются от тела 7 эбонитовыми или асбестовыми, или теми и другими одновременно, трубками 10 и 11. В продольный канал 8 закладывается металлическая шайба 12 с навинтованным отверстием для стержня 13. За шайбой 12 располагается, пружина 14, связанная с могущей перемещаться вдоль по изоляционной трубке 10 шайбой 15 с навинтованным отверстием для иглы 16. С целью предупреждения проникновения смазки внутрь осевого канала 8, в устье его предусматривается эластичное уплотнение.

Болванка с нанесенными на ней центрами устанавливается на станок, к ней подводится задняя бабка и при этом игла 16 входит в центровое отверстие болванки, чем достигается контактирование с болванкой вне места образования паразитной термопары, которая, как известно, образуется в месте соприкосновения конической поверхности центра с болванкой. Клемма от милливольтметра к болванке присоединяется к стержню 13. В целях избежания термопар в точке соприкосновения иглы с болванкой, что может иметь место при неправильной центровке, рекомендуется иметь набор из трех контактных игл: медной, стальной и чугунной, в зависимости от того, какой металл будет обрабатываться.

Точно таким же путем может быть осуществлено контактирование в том случае, когда инструмент вращается, например, при сверлении или фрезеровании. В этом случае точечное контактирование осуществляется у хвоста сверла или в центре оправки фрезы.

1. Способ измерения температуры при резании металлов с использованием в качестве элементов термопары обрабатываемого материала и режущего инструмента, отличающийся тем, что с целью избежания искажения показаний от воздействия паразитных термопар в шпинделе, подшипниках или центре, контактирование с вращающимся элементом термопары (режущий инструмент или болванка) осуществляется в точке, взятой вдоль оси вращения элемента и удаленной от очага паразитного теплообразования.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, отличающееся тем, что в теле неподвижного центра 7 станка (фиг. 2), просверленного вдоль оси и в перпендикулярном к ней направлении, вставлен изолированно от корпуса центра скользящий контакт 16 в виде иглы, находящееся под воздействием винтовой пружины 14.

3. В устройстве по п. 2 применение сменных как по материалу, так и по размеру контактных игл 16.

4. В устройстве по пп. 2 и 3 применение, с целью предупреждения проникновения смазки внутрь осевого канала, эластичного уплотнения в устье канала.