实验三 采用红外热像仪的切削温度测量
基于二维元胞自动机的温度场模型的分析
１ 传 热密度 函数 及热 源的推 导 ． ２
热源温度场迭加法的基础是瞬时点热源在无限大介质 中瞬时发 出一定热量后的任何时刻的温度场的 解。铣削过程中，铣刀片不规则面热源的求解 ，可以从点热源出发来求解。表面受热密度函数表达式Ｈ 为
向细致方向发展， 不断地提高 自身的复杂度和精细度的过程。 元胞 自动机忙（ ｅ ｕ ｒ ｕ ｍ ｔ， Ｃ ｌ ｌ ｔ ａ 简称 Ｃ ） ｌ ａＡ ｏ ａ Ａ 是
研究 自组织过程的有效工具 ，在揭示复杂系统的演化规律等方面有独到之处 。它的出现使得很多应用传统 的算法解决起来相当困难或根本无法解决的问题 ，得 以妥善 的解决 。
第 ２ 卷第 １ ８ 期 ２１ ０ ２年 １ 月
齐 齐 哈 尔 大 学 学 报
Ｊ ｕｒａ ｆ ｑｉａｒ ｉｅｓｔ ｏ ｎｌ ｏ Ｑｉ ｈ ｖ ｒｉ Ｕｎ ｙ
Ｖ０．８ Ｎ ． １ ．ｏ Ｉ ２
Ｊ ｎ，０ ２ ａ． １ ２
基于二维元胞 自动机 的温度场模 型的分析
吕凯
（ 吉林师范大学 计算机学院 ，吉林 四平 １６ ０ ３０ ０）
１ 车削温度试 验数据
１１ 试 验原 理 ．
试验设备ｐ １ ：采用机床型号为 Ｃ ６４ Ａ １０卧式车床 ；Ｔ ｅ ｏ ｉｏ ｈｒ Ｖｓ ｎ非接触式集成化在线式红外热像仪 ； ｍ ｉ
ＫＳ Ｌ Ｒ ５ ７Ａ电荷 ｅｔ ｍＶ Ｉ Ｅ 一０ ０ Ｔ ｎ ｕ Ｉ计算机。 ｉ 工件材料 ： Ｃｌ ｏ／ ； ３ ｒ ｌ Ｖ 工件外形 ： Ｍ ４ 弦长为 ８ ｍ， Ｏ ｍ 半径为 １６ ｍ ０ ｍ 的扁圆柱。刀片牌号 ：波形刃铣刀片：Ｙ ５５ Ｔ ３ ；刀片规格 ：１ｒ ６ ｍ× ６ ｍ方形可转位铣刀片。 ａ １ｍ
时刻为计算零点。 将采集的数据进行拟合得到温度与时间的变化方程。波形刃刀尖各时刻温度 Ｍ ｔ ｂ ａａ 方程为 ｌ
红外热像仪对运动物体表面的温度测量
量旋 转或移动物体表 面温度时非常不理想 。通常我们是 测 量 上 ，是 最 准 确 、最 方 便 、最 科 学 的方 法 。
钢 板 在 轧 制 过 程 中 ，每 个 道 次 之 间 的 间 隔 都 很 短 。 用 普 通 传 感 器 测 量 钢 板 表 面 温度 非 常 困 难 ．因 为 只 有 短 短 的几 秒 钟 ，传 感 器 与 钢 板 是 不 可 能 达 到 热 平 衡 的 ．要 测 出钢 板 的温 度 分 布 情 况 更 是 不 可 能 ，但 是 使 用 红 外 热 像 仪 进 行 测 量 就 能 达 到 预 期 效 果 ．这 种 方 法 准 确 、快 捷 、方 便 ，并 且 还 有 图像 、数 据 和存 储 等 功 能 ，能 够 实 时显 示 出钢 板 的表 面 温 度 ，既不 影 响 轧 钢 生 产 ，又 能 实
恢 复 到 原 来 的颜 色 ，然后 再 进 行 温 度 颜 色 对 比 ，可 以粗
略 地 确 定 大 概 温度 。 这 种 方 法 虽 然 简单 方 便 ，但 是 测 量 的数 据 很 不 准 确 。结 果 也 不 科 学 。
１ ． ２ 接 触 法
表 面的整体温度分布状况 ，并研 究它 的发热情况 ，方便
通 过 涂 层 被 加 热 到一 定 温 度 而 发 生 颜 色 或 其 他 变 化 现 象 来 指 示 物 体 表 面 温度 及 温 度 分 布 的 涂 料 称 作 示 温涂 料 ，通 常 也 称 为 变 色涂 料 或 热 敏 涂 料 。 示 温 涂 料 测 量 法 就是 先 将 待 加 热 运 动 物 体 的表 面涂 上示 温涂料 ．当受热 到一定 温度 时涂层 颜色发 生变化 ， 显 出 一 种 新 的颜 色 ，而再 冷 却 到 常 温 时 ，涂 层 颜 色不 能
切削温度测定实验报告总结
切削温度测定实验报告总结首先，我们使用了切削温度测定仪器对不同材料进行切削实验，包括钢、铜、铝等常见的金属材料。
通过调整仪器的参数，如进给速度、切削深度和切削速度，我们对不同条件下的切削温度进行了测定。
实验结果显示，在相同的切削条件下，切削温度随着材料的不同而有所差异。
钢材的切削温度较高，铜材的切削温度较低，铝材的切削温度则介于两者之间。
其次，我们对实验结果进行了分析和总结。
首先，切削温度的高低与材料的导热性密切相关。
导热性越差的材料，切削温度越高，反之亦然。
其次，切削温度受切削速度的影响较大。
在其他条件相同的情况下，切削速度越大，切削温度越高。
进给速度和切削深度对切削温度的影响相对较小。
最后，我们发现切削温度的高低对切削过程中的刀具磨损和加工表面质量有重要影响。
切削温度过高会导致刀具磨损加剧和加工表面质量下降。
在实验过程中，我们还注意到了切削润滑剂对切削温度的影响。
切削润滑剂的使用可以有效降低切削温度，减少切削过程中的热损耗，提高切削效率和加工质量。
因此，在实际生产过程中，合理选择和使用切削润滑剂是非常重要的。
综上所述，切削温度测定实验是一项非常有价值的实验技术，对于金属加工和切削领域中的研究和应用具有重要意义。
通过对材料、切削条件和切削润滑剂等因素的分析和总结，可以为加工过程的优化和质量的提高提供理论和实践依据。
在今后的研究和应用中，我们可以进一步深入探索切削温度与刀具寿命、切削力和加工表面质量等指标之间的关系，以进一步提高切削过程的可靠性和效率。
实验三-切削温度实验
实验三切削温度实验一、实验目的和要求1.了解车削时自然热电偶的构成以及采用自然热电偶进行切削温度实验的原理和方法；2.掌握自然热电偶现场快速标定的原理和方法，并获得其标定公式；3.进行切削温度单因素实验或正交实验，了解切削用量对切削温度的影响规律，获得切削温度的实验公式；4.认知计算机辅助实验硬、软件的系统构成，并熟悉自然热电偶标定与切削温度实验软件的具体操作。
二、实验原理与测量方法1. 切削温度实验与标定系统的组成切削温度实验系统由切削系统、切削温度实验仪器和计算机系统三大部分组成（图1、图3）。
切削系统包括组成自然热电偶的工件（切屑）和硬质合金刀片，以及水银集电器、专用测温车刀等。
切削温度实验仪器包括室温采集与数显板、三路高精度高倍率线性放大板以及为自然热电偶快速标定提供加热电源与控制的元器件等。
计算机系统包含12位A/D板、计算机主机及其外设。
此外，本系统还设置了自然热电偶标定附件。
系统使用接插线缆连接：1)切削系统⇔切削温度实验仪器；2)标定电源连接；3)切削温度实验仪器⇔计算机系统之间有两组扁平线接插件。
4)仪器电源线与普通的计算机电源线相同。
5)切削温度实验仪器接地螺钉位于其背面的钢板上，请务必将切削温度实验仪器用电线连接到符合标准的地线上！图1 自然热电偶测温系统框图图2 在车床上的切削温度实验系统全貌2. 切削温度的测量方法在切削过程中，硬质合金刀片和工件（切屑）组成了自然热电偶，切削温度实验就是将这个自然热电偶作为传感器来测量切屑温度的。
切削时，自然热电偶产生的是温差热电势和温差热电流，“刀-屑”及“刀-工”接触区的高温端温度与硬质合金刀片另一端的冷端温度之差相当显著，所以，产生的热电势可以测量得到。
硬质合金刀片作为自然热电偶的一个热电极，工件和切屑作为另一极。
再将工件和切屑组成的这一极分成两部分，前者包括被切削加工的工件和与其紧密相连的一段切屑，后者就是一段切屑，这两段切屑端部的电压就是实验的检测对象——自然热电偶的热电势值。
红外摄像法测量切削温度
红外摄像法测量切削温度
徐小川;翁熙祥;胡仲翔;田涛
【期刊名称】《工程建设与设计》
【年(卷),期】1991(000)001
【摘要】本文介绍将红外摄像的计算机图像处理技术用于测量切削温度的新方法——红外摄像法。
文中详细叙述了该方法的工作原理及操作过程,并就测量结果进行了分析。
【总页数】1页(P31)
【作者】徐小川;翁熙祥;胡仲翔;田涛
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TG501.4
【相关文献】
1.切削温度测量的等效热电偶法 [J], 刘献礼;袁哲俊;陈波;孟安;陈立国;严复钢;李振加
2.基于夹丝热电偶法的高速切削温度测量 [J], 刘志新;张大卫
3.基于红外图形的摄像法头部位置测量系统设计 [J], 杨成;查光东
4.红外热像仪测量切削温度的误差来源分析与实验研究 [J], 陶媛;王中任;胡玉琴;游浩浩
5.切削温度的计算机辅助无补偿法测量 [J], 张鹏
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
切削温度测量方法综述
电敏感材料金属丝 （如康铜） 焊在待测温点上作为一 极、 以工件材料或刀具材料作为另一极而构成的热 电偶。采用该方法测量切削温度的工作原理与自然 热电偶法和人工热电偶法相同 （见图 3） 。由于半人 工热电偶法测温时采用单根导线连接， 不必考虑绝 缘问题， 因此得到了较广泛的应用。
图! 红外辐射测温示意图
律求出辐射单元表面的温度分布场及动态变化。虽 然红外热像仪所测温度为相对温度， 滞后于实际切 削温度， 但根据传热反求算法可准确求得切削过程 中工件 （或刀具） 的温度变化规律及动态分布。红外 热像仪测温法具有直观、 简便、 可远距离非接触监测 等优点， 在恶劣环境下测量物体表面温度时具有较 大优越性。 此外， 测量切削温度的光、 热辐射方法还有红外
Liu Zhangiang Huang Cuanzhen Wan Yi !" #$
Abstract：The present methods used to measure the cutting temperature are summarized. The fundamentaI principIes，merits and demerits and appIication ranges of these cutting temperature measurement methods are introduced. Keywords：metaI cutting， cutting temperature， measurement method
［9， l0］
式中
— —物 体 辐 射 单 元 单 位 面 积 的 辐 射 能 量 !— （W / m2） — —物体辐射单元表面辐射率 （取决于物 !— 体表面性质） — —斯 蒂 芬—波 尔 兹 曼 常 数 （" = 5.76 > "— -8 2 4 l0 W / m ・ K） — —物体辐射单元的表面温度 （K） "— 切削时， 红外热像仪通过光机扫描机构探测工
切削加工中切削温度测定方法
切削加工中切削温度测定方法①自然热电偶法和人工热电偶法目前切削温度测量方法应用广泛，成熟可靠的是自然热电偶法和人工热电偶法。
图1所示为自然热电偶测温简易装置，作为自然热电偶两极的刀具、工件必须是具有不同化学成分的材质，刀具、工件、显示仪表相连便组成了一个简单的闭合电路。
毫伏计两端各接有分别来自工件、刀具引出端导线，切削加工时，切削区温度上升，切削区的刀具工件就相当于一个热端，毫伏计接连处相当于一个冷端（室温），冷热端之间因为温差必然导致热电势，在该闭合电路里冷热端形成的回路中的电动势在毫伏表记录下来，温度值可从相对应的温度与毫伏值标定获知。
采用自然热电偶法仅限于获取平均切削温度，它不能够测量某一具体点温度，而且针对不同刀具或工件材料，需要重新对温度-毫伏值曲线进行标定。
自然热电偶测温方法主要应用于车削加工。
图1 自然热电偶法测量切削温度示意图1、钢顶尖2、铜销3、毫伏计4、车刀5、工件6、车床主轴尾部人工热电偶法（见图2）解决了自然热电偶法只能测切削区平均温度这一限制，其能够测得切削区刀、屑、工件某一具体点的温度。
人工热电偶是由2种绝缘的金属丝构成的，而且金属丝事先已进行标定，金属丝焊接于刀具或工件的测温点上或埋进测温点开的小孔内（小孔会影响刀具里热流及温度分布，甚至减弱刀具强度，所以孔的直径在满足要求的情况下应尽可能的小），形成热端。
冷端通过导线串联毫伏计，与自然热电偶法同理，冷热端之间因为温差导致热电势，根据记录的毫伏值和标定曲线得到热端温度。
该法不用反复标定特定电偶材料，且电偶材质更换方便，但是对于高硬度材质的刀具，开孔后埋入金属丝的操作过程困难，致使该法应用推广受到限制。
a测刀具b测工件图2 人工热电偶法测量切削温度示意图1、工件2、刀具3、毫伏计②新型薄膜热电偶法新型薄膜热电偶法采用真空蒸镀，将热电偶材料沉积在绝缘基板上形成的。
热电偶的材料虽然很多，但是必须保证工程技术可靠性、测量精确度。
红外热像仪检测电气设备温度试验方法
红外热像仪检测电气设备温度试验方法引言红外热像仪是一种常用于无接触测量目标物体表面温度的设备，通过红外辐射和热象仪镜头的组合，可以获得目标物体的热像。
在电气设备的维护和监测中，红外热像仪广泛应用于温度检测。
本文将介绍红外热像仪检测电气设备温度的试验方法。
试验目的本试验的目的是使用红外热像仪测量电气设备的温度，以评估电气设备的工作状态和潜在问题。
试验准备1. 需要的设备：- 红外热像仪- 三脚架（可选）- 计算机或触摸屏设备2. 试验环境：- 保持试验环境温度适宜且稳定。
- 避免太强的直射光照射，尽量在阴暗的环境下进行测量。
3. 试验对象：- 选择待测的电气设备。
- 确保设备在运行状态下。
试验步骤1. 准备红外热像仪：- 确保红外热像仪已充电或连接电源。
- 启动红外热像仪，并确保其工作状态正常。
2. 定位红外热像仪：- 使用三脚架将红外热像仪固定在合适的位置（可选）。
- 确保红外热像仪的视野能够完整覆盖待测电气设备。
3. 执行测量：- 将红外热像仪对准待测电气设备。
- 确保红外热像仪与待测设备之间的距离适中（具体距离可参考红外热像仪的说明书）。
- 按下红外热像仪上的测量按钮，开始测量。
- 等待红外热像仪完成测量，获得电气设备的热像。
4. 分析结果：- 将红外热像仪的图像传输到计算机或触摸屏设备上。
- 使用红外热像仪的分析软件进行图像分析。
- 分析电气设备的温度分布情况，查找异常温度点。
5. 处理异常情况：- 如果发现异常温度点，进行进一步的诊断和处理。
- 根据设备的使用手册或专业人士的建议，采取相应的维修、更换或调整措施。
试验注意事项- 在进行红外热像仪测量时，避免遮挡目标设备。
- 避免在强风或空气流动较大的环境中进行测量，以防干扰结果准确性。
- 根据红外热像仪的说明书和设备使用手册，正确操作和维护红外热像仪。
- 结束测量后及时将红外热像仪存放在合适的环境中，避免受到损坏或污染。
结论本文介绍了使用红外热像仪检测电气设备温度的试验方法。
红外热像仪演示实验报告
红外热像仪演示实验报告一、实验目的本次实验的目的是通过红外热像仪的使用演示，探究红外热像仪的原理及应用，并学习如何正确操作红外热像仪进行温度检测。
二、实验器材- 红外热像仪- 标定板- 温度计- 计算机三、实验原理红外热像仪利用物体发射的红外辐射热量进行测温，然后将辐射热量转换为图像，通过色彩来表示物体的温度分布。
红外热像仪可以通过捕捉物体表面的辐射热量，生成热图，以可视化的形式展示物体的温度分布情况，从而为我们提供了非接触、全方位的温度信息。
四、实验步骤1. 将红外热像仪与计算机连接，并打开相应的软件程序。
2. 将标定板放置在实验区域内，距离红外热像仪适当距离。
3. 等待红外热像仪稳定后，使用红外热像仪对标定板进行扫描。
4. 观察计算机屏幕上显示的热图，并根据颜色变化来判断不同区域的温度差异。
5. 利用温度计测量标定板上的某一位置的实际温度。
6. 将红外热像仪测量到的温度与实际温度进行对比，计算误差。
7. 尝试对不同材料、不同距离的物体进行测温，并记录实物温度及红外热像仪测量的温度。
五、实验结果分析经过实验，我们发现红外热像仪可以准确地显示物体的温度分布情况，并且有较高的测温精度。
在与温度计的对比中，我们发现红外热像仪的测量误差较小，能够满足大部分应用的需求。
此外，我们还注意到红外热像仪可以对不同材料的物体进行测温，例如人体、电器、建筑物等。
不同物体的温度分布图也有所不同，这样可以用来检测故障、找出密封缺陷、排除热源等应用。
六、实验总结通过本次实验，我们对红外热像仪的原理和应用有了较为深入的了解。
红外热像仪作为一种非接触式的温度检测设备，在工业、医疗、环境监测等领域有着广泛的应用，可以为我们提供更多的温度信息。
然而，红外热像仪也存在着一定的局限性，例如不同物体的材料、表面涂层等会影响红外辐射的吸收和反射，从而对测温精度产生一定影响。
此外，红外热像仪的使用需要一定的技术和经验，否则可能会出现不准确的测温结果。
实验二 采用红外热像仪的切削温度测量
实验二采用红外热像仪的切削温度测量一、实验概述切削过程中，会产生一系列物理现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损等。
对切削加工过程中的切削力、切削温度进行实时测量，是研究切削机理的基本实验手段和主要研究方法。
通过对实测的切削温度进行分析处理，可以推断切削过程中的切削变形、刀具磨损、工件表面质量的变化机理。
在此基础上，可进一步为切削用量优化，提高零件加工精度等提供实验数据支持。
本实验是使用红外热像仪进行切削温度的非接触测量，研究切削用量对于切削温度的影响。
通过本实验可使同学们熟悉制造技术工程中的基础实验技术和方法，了解用先进的仪器设备研究传统切削加工的方法。
二、实验目的1、学习及掌握红外热像仪测量切削温度的方法,了解红外成像测温原理2、研究υc、f对切削温度的影响.三、实验仪器设备1、CA6140车床2、Flir A315 红外热像仪3、刀具：YT15,角度：γo = αo= κr= λs= 。
4、试件：45钢棒料说明：刀具参数、车床和工件由各班学委负责准备或负责，红外热像仪的操作由专门指定同学负责。
四、实验原理红外热像仪的基本工作原理是利用了斯蒂芬—波尔兹曼定律,即E =εσT4（1）式中 E ———物体辐射单元单位面积的辐射能量(W/ m2)ε———物体辐射单元表面辐射率(取决于物体表面性质)σ———斯蒂芬—波尔兹曼常数(σ = 5.76 ×10 - 8W/ m2·K4)T ———物体辐射单元的表面温度(K)切削时,红外热像仪通过光机扫描机构探测工件(或刀具) 表面辐射单元的辐射能量,并将每个辐射单元的辐射能量转换为电子视频信号,通过对信号进行处理,以可见图像的形式进行显示,显示的热像图代表被测表面的二维辐射能量场,若辐射单元的表面辐射率已知,则可通过斯蒂芬—波尔兹曼定律求出辐射单元表面的温度分布场及动态变化。
虽然红外热像仪所测温度为相对温度,滞后于实际切削温度,但根据传热反求算法可准确求得切削过程中工件(或刀具) 的温度变化规律及动态分布。
红外测量温度实验报告
一、实验目的1. 理解红外测温原理及其应用领域。
2. 掌握红外测温仪的使用方法。
3. 通过实验验证红外测温仪的准确性和可靠性。
4. 了解不同温度物体对红外辐射的影响。
二、实验原理红外测温仪是一种利用物体表面红外辐射能量与温度之间关系进行温度测量的仪器。
根据斯蒂芬-玻尔兹曼定律，物体表面辐射能量与其温度的四次方成正比。
因此，通过测量物体表面辐射的红外能量，可以推算出其温度。
实验中，我们使用THERMOVISION A40红外热像仪（FLIR SYSTEM AB，瑞典）进行温度测量。
该仪器具有高灵敏度（0.1 K）和空间分辨率（0.08 K）。
三、实验仪器与材料1. THERMOVISION A40红外热像仪（FLIR SYSTEM AB，瑞典）2. 高精度恒温浴（FLUKE 9171，美国）3. T型热电偶（0.05 K不确定度）4. 标准铂电阻温度计（0.03 K误差）5. 水银温度计（0.1 K误差）6. 水箱7. 实验样品（金属、塑料、液体等）四、实验步骤1. 将样品放置于恒温浴中，待其达到预定温度后，使用T型热电偶测量样品温度，记录数据。
2. 使用标准铂电阻温度计测量恒温浴温度，记录数据。
3. 将样品从恒温浴中取出，放置于实验台上，使用红外热像仪对样品进行扫描，记录红外热像图。
4. 分析红外热像图，确定样品表面的温度分布。
5. 将红外测温仪测得的温度与热电偶、铂电阻温度计测得的温度进行对比，分析误差。
五、实验结果与分析1. 通过实验，我们得到了不同温度样品的红外热像图，可以看出红外测温仪能够准确测量样品表面的温度分布。
2. 对比红外测温仪、热电偶和铂电阻温度计的测量结果，发现红外测温仪具有较高的准确性和可靠性。
在实验误差范围内，红外测温仪与热电偶、铂电阻温度计的测量结果基本一致。
3. 分析实验结果，发现以下因素可能影响红外测温的准确性：a. 环境温度和湿度：实验过程中，环境温度和湿度对红外测温结果有一定影响。
实验二 采用红外热像仪的切削温度测量
实验二采用红外热像仪的切削温度测量一、实验概述切削过程中，会产生一系列物理现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损等。
对切削加工过程中的切削力、切削温度进行实时测量，是研究切削机理的基本实验手段和主要研究方法。
通过对实测的切削温度进行分析处理，可以推断切削过程中的切削变形、刀具磨损、工件表面质量的变化机理。
在此基础上，可进一步为切削用量优化，提高零件加工精度等提供实验数据支持。
本实验是使用红外热像仪进行切削温度的非接触测量，研究切削用量对于切削温度的影响。
通过本实验可使同学们熟悉制造技术工程中的基础实验技术和方法，了解用先进的仪器设备研究传统切削加工的方法。
二、实验目的1、学习及掌握红外热像仪测量切削温度的方法,了解红外成像测温原理2、研究υc、f对切削温度的影响.三、实验仪器设备1、CA6140车床2、Flir A315 红外热像仪3、刀具：YT15,角度：γo = αo= κr= λs= 。
4、试件：45钢棒料说明：刀具参数、车床和工件由各班学委负责准备或负责，红外热像仪的操作由专门指定同学负责。
四、实验原理红外热像仪的基本工作原理是利用了斯蒂芬—波尔兹曼定律,即E =εσT4（1）式中 E ———物体辐射单元单位面积的辐射能量(W/ m2)ε———物体辐射单元表面辐射率(取决于物体表面性质)σ———斯蒂芬—波尔兹曼常数(σ = 5.76 ×10 - 8W/ m2·K4)T ———物体辐射单元的表面温度(K)切削时,红外热像仪通过光机扫描机构探测工件(或刀具) 表面辐射单元的辐射能量,并将每个辐射单元的辐射能量转换为电子视频信号,通过对信号进行处理,以可见图像的形式进行显示,显示的热像图代表被测表面的二维辐射能量场,若辐射单元的表面辐射率已知,则可通过斯蒂芬—波尔兹曼定律求出辐射单元表面的温度分布场及动态变化。
虽然红外热像仪所测温度为相对温度,滞后于实际切削温度,但根据传热反求算法可准确求得切削过程中工件(或刀具) 的温度变化规律及动态分布。
切削热-2
Dt
则可得热量收支平衡方程：
Cp
D Dt d td v ( q x x q y y q z z ) d vd t q v d vd t
一、计算切削温度的经典理论
Fs为沿着剪切方 向上的合力； Vs为切屑相对于 工件的速度
耗费在每单位剪切面上的能为：
变形前的 切屑厚度
切削 宽度
剪切角
一、计算切削温度的经典理论
根据假设：剪切过程中机械能均转化为热能。 可求得剪切区流出来的每单位面积和时间的热量：
式中： J为热功当量； Us为被切金属每单位体积上的剪切能； v是切削速度。
三、获取切削温度的实验方法
优点：简便可靠，可方便地研究切削条件(如切削速度、进 给量等)对切削温度的影响。 缺点：只能测出切削区的平均温度，无法测得指定点的温度； 同时，当刀具材料或 工件材料变换后，切 削温度—毫伏值曲线 也必须重新标定。
三、获取切削温度的实验方法
采用自然热电偶法测温时的温度补偿问题： 由于温升的影响，导线引出点的温度已不是标定 时的室温，因此需要进行冷端温度补偿。 采用方法一般有一下几种： （1）加大刀具或工件尺寸； （2）附加电势消除法； （3）等效热电偶法；
二、计算切削温度的有限元法
对于摩擦区的处理：
正确建立刀具与工件之间的摩擦关系是金属切削仿真是否成 功的关键技术之一。 大量实验证明，前刀面上的应力分布是不均匀的，可以分为 两个工作区：滑动区和粘结区。 在滑动区，由于正应力小所以摩擦较小，属于外摩擦。 在粘结区，由于刀具前刀面和切屑间的高温高压，使得前刀 面和切屑之间变为内摩擦。 内摩擦实际上就是金属内部的剪切滑移。
金属切削中的刀具温度分析与测量方法
金属切削中的刀具温度分析与测量方法刀具温度是金属切削过程中一个重要的参数，它直接影响切削性能、刀具寿命和加工质量。
因此，在金属切削过程中，准确地分析和测量刀具温度对于提高加工效率和降低成本具有重要意义。
本文将介绍金属切削中刀具温度的分析与测量方法。
一、刀具温度的分析方法1. 理论计算法理论计算法是比较常用的一种刀具温度分析方法，它通过建立刀具温度的数学模型，通过计算来预测刀具表面的温度分布。
该方法基于辐射传热原理，考虑了切削速度、切削力、热源和刀具材料特性等因素的影响。
通过使用数值模拟软件，可以进行刀具温度分析，并得到刀具温度的数值结果。
2. 热电偶测温法热电偶测温法是一种直接测量刀具温度的方法。
将热电偶焊接在刀具表面，通过热电偶感应到的温度电势信号，可以获得刀具温度的实时数据。
这种方法具有测量范围广、精度高的优点，但需要在加工过程中实时监测，并且对于高温和高速切削过程有一定的限制。
3. 红外测温法红外测温法利用红外热像仪对刀具表面的红外辐射进行测量，从而间接得到刀具温度。
这种方法可以在不接触刀具的情况下进行测量，具有非侵入性和高效率的特点。
然而，红外测温法在测量精度上存在一定的误差，尤其对于材料导热性能较好的刀具，其测量结果可能会受到周围环境和切削冷却液的影响。
二、刀具温度的测量方法1. 热电偶测温法热电偶测温法不仅可以用于刀具温度的分析，也可以用于直接测量刀具温度。
选择适当的热电偶焊接在刀具表面，并连接到测温仪器上，通过观察温度数据的变化，可以实时了解刀具的温度变化情况。
2. 红外测温法红外测温仪可以通过测量刀具表面的红外辐射来间接得到刀具的温度。
使用红外测温仪时，必须选择适当的仪器和测量方法，确保测量结果的准确性。
同时，应该注意在使用红外测温法时，忌讳强光照射和刀具表面的残留油脂等。
3. 热像仪测温法热像仪是一种高级红外测温仪器，它可以实时捕捉刀具表面的红外图像，并将其转化为温度分布图。
通过使用热像仪，可以直观地观察刀具的温度分布情况，并及时发现温度异常区域，以进行相应的调整和措施。
金属切削中的切削温度分析及控制方法研究
金属切削中的切削温度分析及控制方法研究引言：金属切削是制造加工中常用的一种方法，广泛应用于制造业的各个领域。
在金属切削过程中，切削温度的控制是提高切削性能和工件表面质量的关键因素之一。
本文将深入探讨金属切削中的切削温度分析及控制方法的研究进展。
一、切削温度的影响因素切削温度是指金属在被切削过程中产生的温度。
它的高低会直接影响切削力、切削润滑和刀具磨损等切削性能指标。
影响切削温度的因素包括以下几个方面：1. 切削速度：切削速度的增加会导致切削温度的上升。
因为切削速度的增加会使切削过程中的摩擦热增加，进而导致温度的升高。
2. 切削深度：切削深度的增加会导致切削温度的升高。
较大的切削深度意味着更多的金属材料需要被移除，在这个过程中摩擦热的产生也会增加。
3. 切削润滑：切削润滑可以降低切削温度。
合适的润滑剂可以减少切削面与切削工具的摩擦，并帮助将摩擦热带走，从而有效降低切削温度。
4. 材料热导率：热导率越高的材料，其切削温度相对较低。
热导率高的金属可以更好地传递热量，使得产生的热量能够快速散失，从而降低切削温度的升高。
二、切削温度的分析方法为了准确分析金属切削中的切削温度，研究者们提出了多种分析方法。
下面介绍几种常用的切削温度分析方法：1. 实验方法：实验证明是分析切削温度的重要手段之一。
通过在实验室条件下进行切削试验，可以测量和记录切削温度。
使用红外相机或热电偶等设备可以实时监测切削过程中的温度变化情况。
2. 数值模拟方法：数值模拟方法在金属切削研究中得到广泛应用。
基于有限元法或计算流体力学等方法，可以通过建立切削过程的数学模型来分析切削温度的分布情况。
这些模型可以模拟金属切削中的热传导、流体流动和热辐射等过程。
3. 人工智能方法：近年来，利用人工智能技术进行切削温度分析的研究逐渐兴起。
利用深度学习模型或神经网络等方法，可以通过学习大量的切削数据来预测切削温度。
这种方法可以提高分析的准确性和效率。
三、切削温度的控制方法为了控制金属切削中的切削温度，研究者们提出了多种控制方法。
热像仪法实测陶瓷刀具切削区的温度场分布
热像仪法实测陶瓷刀具切削区的温度场分布
刘有荣;刘家浚;朱宝亮;杜智;苗赫濯;罗振壁
【期刊名称】《钢铁研究学报》
【年(卷),期】1997(9)6
【摘要】采用ＴＶＳ—２２００型红外热像仪分别测定了Ｓｉ３Ｎ４、Ｔｉ（ＣＮ）陶瓷刀具以不同切削速度切削１０４５钢和１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ奥氏体不锈钢时前后刀面切削区温度场的分布。
红外热像照片直观地呈现了陶瓷刀具切削区的辐射温度。
通过计算机数据处理，获得不同陶瓷刀具在不同切削速度下切削不同材料时前后刀面的真实温度分布。
成功地试验了一种新的陶瓷刀具测温技术，同时为研究陶瓷刀具磨损规律及机理。
【总页数】5页(P46-50)
【关键词】红外热像仪;陶瓷刀具;切削温度;辐射测温
【作者】刘有荣;刘家浚;朱宝亮;杜智;苗赫濯;罗振壁
【作者单位】清华大学
【正文语种】中文
【中图分类】TG711
【相关文献】
1.Si3 N4基复合陶瓷刀具切削温度场及热应力的有限元分析∗ [J], 杨广安;吕志杰;程凯强
2.Al2O3热压陶瓷激光辅助切削温度场分布与切削深度 [J], 鄢锉;李力钧;金湘中;
刘继常;陈沛
3.热电偶法测量不导电陶瓷刀具切削温度新途径 [J], 周建强;解增海
4.有限元法计算金属切削刀具温度场 [J], 石东平;张维纪
5.陶瓷刀具切削区温度场的计算机模拟 [J], 刘有荣;刘家浚;朱宝亮
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验三采用红外热像仪的切削温度测量
一、实验概述
切削过程中，会产生一系列物理现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损等。
对切削加工过程中的切削力、切削温度进行实时测量，是研究切削机理的基本实验手段和主要研究方法。
通过对实测的切削温度进行分析处理，可以推断切削过程中的切削变形、刀具磨损、工件表面质量的变化机理。
在此基础上，可进一步为切削用量优化，提高零件加工精度等提供实验数据支持。
本实验是使用红外热像仪进行切削温度的非接触测量，研究切削用量对于切削温度的影响。
通过本实验可使同学们熟悉制造技术工程中的基础实验技术和方法，了解用先进的仪器设备研究传统切削加工的方法。
二、实验目的
1、学习及掌握红外热像仪测量切削温度的方法,了解红外成像测温原理
2、研究υc、f对切削温度的影响.
三、实验仪器设备
1、CA6140车床
2、Flir A315 红外热像仪
3、刀具：YT15,角度：γ=α=κr= λs= 。
4、试件：45钢棒料
说明：刀具参数、车床和工件由各班学委负责准备或负责，红外热像仪的操作由胡玉琴同学负责。
四、实验原理
红外热像仪的基本工作原理是利用了斯蒂芬—波尔兹曼定律,即
E =εσT4（1）
式中 E ———物体辐射单元单位面积的辐射能量(W/ m2)
ε———物体辐射单元表面辐射率(取决于物体表面性质)
σ———斯蒂芬—波尔兹曼常数(σ = 5.76 ×10 - 8W/ m2·K4)
T ———物体辐射单元的表面温度(K)
切削时,红外热像仪通过光机扫描机构探测工件(或刀具) 表面辐射单元的辐射能量,并将每个辐射单元的辐射能量转换为电子视频信号,通过对信号进行
处理,以可见图像的形式进行显示,显示的热像图代表被测表面的二维辐射能量场,若辐射单元的表面辐射率已知,则可通过斯蒂芬—波尔兹曼定律求出辐射单元表面的温度分布场及动态变化。
虽然红外热像仪所测温度为相对温度,滞后于实际切削温度,但根据传热反求算法可准确求得切削过程中工件(或刀具) 的温度变化规律及动态分布。
红外热像仪测温法具有直观、简便、可远距离非接触监测等优点,在恶劣环境下测量物体表面温度时具有较大优越性。
图1 红外热像仪组成结构原理图
注意：红外热像仪属于高值、精密、易损设备，未经允许，不能搬动或触摸。
五、实验方法与步骤
1．熟悉要使用的红外热像仪及其在线测量软件（Monitor；Tools；SDK），机床操作手柄及安全注意事项，安装试件，安放好红外热像仪及电脑设备，请辅导教师检查。
2．试验走刀量 f 对切削温度的影响
固定a p，V改变f，切削，记录保存瞬时的温度分布图和温度随时间的变化曲线。
3．试验切削速度对切削温度的影响
固定a p，f 改变V 切削，记录保存瞬时的温度分布图和温度随时间的变化曲线。
六、实验报告要求
1、自行设计切削温度测量的单因素实验表格（预习完成），认真总结红外热像仪测温原理和方法。
2、对获得的温度分布图和变化曲线数据进行整理分析，并与教材上的经验公式计算结果进行比较分析。
图线要贴在实验报告上。