车削时切削温度的测量

车削时切削温度的测量

一、实验目的及要求

1、掌握用自然热电偶法测量切削区平均温度的方法。

2、研究车削时，切削热和切削温度的变化规律及切削用理（包括切削速度、走刀量f、切削深度ap）对切削θ的影响。

3、用正交试验设计，确定在切削用量的三个因素中，影响切削温度的主次因素。

二、实验内容

用高速钢车刀和45#钢工件组成的热电偶，以正交试验计法实验切削温度的变化规律。

三、实验设备及用具

1、设备：CA6140型变通车床。

2、仪器：VJ37型直流电位差计（或毫伏表）。

3、刀具：高速钢外圆车刀。

4、工件：45#钢。

四、自然热电偶法测量温度的基本原理和方法

用热电偶测量温度的基本原理是：当两种化学成份不同的金属材料，组成闭合同路时，如果在这两种金属的两个接点上存在温度差（通常温度高的一端称为热端，温度低的一端称为冷端）。在电路上就产生热电势，实验证明，在一定的温度范围内，该热电热与温度具有某种线性关系。

热电偶的特性是：

（1）任何两种不同金属都可配制成热电偶。

（2）任何两种均质导体组成的热电偶，其电动热的大小仅与热电极的材料和两接点的温度T、To有关，而与热电偶的几何形状及尺寸无关。

（3）当热电偶冷端温度保持一定，即To=C时，热电势仅是热端温度T的单值数，E= （t），这样，热电偶测量端的温度与热电势建立了——对应关系。

用自然热电偶法测量切削温度时，是利用刀具与工件化学成份的不同而组成热电偶的两级，如图（一）所示。（刀具和工件均与机床绝缘，以消除寄生热电偶的两极的影响），切削时，工件与刀具接触区的温度升后，就形成了热电偶的热端，而工件通过同材料的细棒或切屑再与导体连接形成一冷端，刀具由导线引出形成另一冷端，如在冷端处接入电位差计，即可测得热电势的大小，通过热电热——温度的换算从而反映出刀具与工件接触处的平均温度。

为了将测得的切削温度毫伏值换算成温度值，必须事先对实验用的自然热电

偶进行标定热出“毫伏值——温度”的关系曲线，标定装置如图（二）所示，标定时取两根与刀具及工件材料完全相同的金属丝，在其一端进行焊接后，使其组成一对被校热电偶，然后将被校热电偶与标准热电偶放入加热炉内同一位置处，以保证两个热电偶的热端温度相同，与此同时将两个热电偶的冷端，插入有冰块的容器中，以保持冷端恒温0℃，冷端的引出导线分别接入标准电位差计及被校毫伏计上，当炉温升高时，标准热电偶的热电势，通过电位差计，读出它的标准温度值，而自然热电偶的热电势则通过被校毫伏计读出毫伏值。炉温从室温升至350℃，每间隔50℃读出对应的毫伏值，画成关系曲线就是所求的热电势——温度的标定曲线，如图（三）所示。

标定曲线是换算温度的依据，它的准确程度成热电偶的材质，引出导线的材质、直径、联接形式，炉温控制，冷端的温度以及测试仪表的校正有很大关系。

五、实验步骤

1、安装试件、刀具、接好线路（按图一接）。

2、进行切削用量各要素对切削温度的影响实验。

（1）确定试验指标和试验因素。

a、试验指标：切削温度。

b、试验因素：切削速度V、切削深度ap、进给量f。

（2）确定各因素水平，列出因素水平表。

因素水平表

注：工件直径D为定值。

（3）选用L（3）正交表，进行试验。

切削温度试验结果表

注：（1）I（或II、或III）为各因素在1（或2、或3）水平下所得切削温度θ的数据和。

（2）R为I、II、III之间的极差。

（2）根据极差R的厌上，确定影响切削温度的主、次因素。