磨削过程中测量工件温度的传感器

磨削过程中测量工件温度的传感器
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磨剖过程中测量工件温度的传成器
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三,四年前作者改进了一种方法来测量齿
轮传动辊子疲劳试验机全面进磨法样品的温
度.这一基于一个热电偶小球”悬浮”在工件
表面冷却液形成的液体薄膜上的技术对齿轮传
动试验机和使用油类冷却液的全面进磨法非常
有甩.水溶油性冷却液虽然比油类液更薄,但
是形成的液体薄膜没有可以支持热电偶小球的
足够粘度.
搭在的应用包括实时工件温度测量和预测
工件灼热损伤及增长.切削料物性深受热致摩
擦化学反应的影响,这一反应是在切削工具,
进入及旋即离开工件砂轮界面的新生工件表面
及冷却液/润滑液之问进行的.在大多数产品
磨削操作中必须考虑到不希望的热致金相改变
(磨床过心):在磨削循环内平均温度增加导
致的工件胀大使精确尺寸控制度变得困难动态工件温度溺量是组成磨床控制系统的一个有机部分,可使产量明显增加并提高质量.
1.讨论
效磨削区--tip砂轮～工件接触的小的仃
留区二-可以看作是一个运动的热源,类似于轮齿的滑动摩擦接触.s.Malkia,磨削理论可用
来估计产生磨床过热的临界磨削功率.有效磨削区的总温度等于所溺的工件平均温度加上用输入磨削区的被溺功率计算出的瞬时温度.输入功率的铡量是通过将相位校正瓦特表连在磨削轴驱动马达上.工件温度借助于粘附在旋转工件上的冷却液薄膜通过”跟踪热电偶”直接测量.
圈l为磨削艳,工件,冷却液供应射流,
温度传感器的布局示意图.传感器包括一个装{瘾
图1布局简图
于柔性悬臂粱一端的珠形热电偶,实际中尽量靠近有效磨合区的人口.工件离开有效磨削区转至传感器位置的近sl4圈的时间毖须足以使冷却液薄膜和工件表面达到大体上的热乎衡.
热电偶和冷却液薄膜的温度时间常数影响
工件平均温度测量的准确度.热电偶时间常数很易棚量,但液膜却不行.这是由自由液膜厚
度的不定引起的.尽管如此,实验证明时间常
数不是一个很严重的问题.至少对油润滑齿轮传动试验机不是.用跟踪热电偶掼I得的齿轮传动辊子试验机温度一般与嵌人式热电偶渊得的温度都是可比的.虽然对垒面进磨法没有进行严格的比较,但实际应用中并没有发现严重的问题.
过去传感器用普通热电偶丝做成,用铅丝
作悬臂粱.改进的传感器的悬臂粱(时间常数
更小,更耐用)用耐油撩腔(如氯丁橡胶)涤
层的,裸线时精度等级O.qp5时或0.010时直径的热电偶丝制成.
梁的弹簧比率在实际中比假设的更安全:
液体薄膜可以承担相当大的负载.而且膜破裂使热电偶小球穿过薄膜蹭到工件上,产生一个一
19—
图2跟路电热偶结构
很强的热电信号.驱动机械的伺服控制是完全可行的,但大多数情况下可能不必要.
图3为一般工件温度行为.在冷却液的沸
点温度以下,温度从磨削开始时的起始温度大体上稳定上升.磨削时的温度上升速率,以及
相应的无火花磨削时工作温度,工件与工件之间可能很不相同,这使精确磨削时要保持严格的允差很困难.这一不同与磨粒迟钝,轮子承载,磨削坯料(及与此相关的磨削时间)和/
或热传递系数引起的热输入的变化有关.最后工件尺寸一旦确定的瞬间的温度变化可能是无火花磨削时工件温度变化的十倍.结果是过度磨龇埘同,
圈3工件热髟应特性
的工件尺寸变化.
在有效磨削区的出口处,由于局部表面温
度超过了冷却液的沸点温度使薄膜在工件表面上沸腾.经历薄膜沸腾的区域随工件温度的增加或降低而胀大或收缩,并使局部热传递系数降低约一个数量级.只要工件平均温度保持在冷却液沸点温度以下,状态就是热稳定的,但
温度增加,就变得越来越不稳定.虽然冷却液
射流减缓了增长,但状态还是不稳定的一既使是在经历了薄膜沸腾使工件整体热传递能力降温的区域里的激小增长.这导致了工件平均温度的增女并进一步扩大了沸腾区.
薄膜沸跨发生后,不受抑制的工件表面温
度可以增加得非常快,直到重新恢复热平衡,
通常在高出钢的奥氏俸转换温度很高的温度上应注意到,有可能有效磨削区里的温度高
到足以使回火马氏体转变成奥氏俸,甚至用“冷”工件也是.允许工件热到使冷却液沸腾
是一个正确的方法.
2.结论
跟踪热电偶常用来测量齿轮传动辊子疲劳
试验机旋转试验样品的平均温度.逡一技术也成功地用于测量使用油类冷却液的全面进磨工件温度.使用水类冷却维时该技术的主要问题有l
‘1)传感器驱动系统的开发有助于低粘度
过程液体形成可靠的液体薄膜.
(2)整个系统的耐久性和可靠性.
何瑜译自”PrecisionEngineering”
199I,13,2,135—137
(上接17第页)
密特触发器的输出信号被送到微控制器的中断脚.微控制器中断后,立即控制步进电机反
转,使刀尖退离孔壁试验表明,这种接触传
感的重复精度小于步进电机的二步(约为libra).
5.试验结果
在数控中心上对镶头进行丁试验.试件
一20一
为三块铝台叠,要求达到镗孔直径为34.5O0m m,粗加工的孔径为33.5mm,镗削速度为3OO 转,分.三孔的加工误差分别为一l3m,一4
m和一8pm.
馀撮高摘译自”PrecisionEngineerin,
1991,13,1,17--2~。