В теории резания широко используется метод естественной термопары для определения средней температуры резания. Для этого измеряется ЭДС резания, генерируемая в зоне скользящего контакта режущего инструмента со стружкой и поверхностью резания заготовки. Эту зону рассматривают как естественно образующийся в процессе резания горячий спай термопары и принимают, что измеряемая ЭДС резания имеет термоэлектрическую природу. В этой термопаре, образованной двумя разными металлическими проводниками, возникает термоэлектродвижущая сила (ТЭДС). Носителем электричества являются свободные электроны, концентрация которых в проводниках повышается с ростом температуры горячего спая. ТЭДС зависит от разности температур горячего и холодного спаев. Помимо этого, в ТЭДС входит составляющая, обусловленная механическим, деформационным возбуждением электронов металлических поверхностей. Такое толкование физической сущности ТЭДС резания используется для получения информации из зоны резания о состоянии режущей части инструмента, о наростообразовании и др. При этом сигнал поступает непосредственно из зоны резания, и для его получения не требуется специальных датчиков.
Для измерения ТЭДС станок, например токарный, оснащается токосъемником, закрепляемым на задней части шпинделя и соединяемым с входом измерительного прибора И с большим электрическим сопротивлением. Второй вход прибора соединяется с инструментом. При этом электрическое сопротивление шпиндельных подшипников должно быть существенно больше сопротивления площадки контакта инструмента с обрабатываемой деталью. Надежность измерения ТЭДС снижается при нарушении условий работы подшипников, когда возможно уменьшение их электрического сопротивления из-за потери целостности масляной пленки между деталями подшипников.
Существенным достоинством сигнала ТЭДС в процессе резания является то, что для его обработки не требуется специальных преобразователей, поскольку сразу получается электрический сигнал.
ТЭДС резания представляет собой совокупность элементарных импульсов напряжения Eiy возникающих на микровыступах площадок контакта передней и задней поверхности инструмента с обрабатываемым металлом.
Для данной пары металлов режущего инструмента и обрабатываемой заготовки измеряемая величина ТЭДС определяется соотношением R0/Rk, где R0 и Rk- переходные электрические сопротивления контакта соответственно "резец-заготовка" и "резец-стружка", при этом с увеличением отношения R0/Rк увеличивается и ТЭДС.
С ростом износа на задней или передней поверхностях инструмента увеличиваются соответствующие площадки контакта, а вместе с ними уменьшаются электрические сопротивления R0, Rk. В зависимости от расположения очага превалирующего износа будет возрастать или уменьшаться измеряемая величина ТЭДС.
Так, при превалирующем износе на задней поверхности R0 будет уменьшаться быстрее, чем Rk, а это вызывает уменьшение измеряемой величины ТЭДС. При превалирующем износе по передней поверхности, напротив, ТЭДС возрастает.
Измерять ТЭДС для определения состояния инструмента рекомендуется в начале прохода, пока не нагрелись поверхности резцедержателя и не появилась паразитная ТЭДС, искажающая полезный контролируемый сигнал.
Зависимости ТЭДС от износа по задней поверхности твердосплавного резца показывают, что с начала работы инструмента до Л3 = 0,5…0,6 мм более интенсивно уменьшается сопротивление Rk вследствие приработки передней поверхности и увеличения площадки фактического контакта со стружкой. Затем, когда начинается ускоренный износ на задней поверхности, более интенсивно падает R0 и ТЭДС уменьшается.
Температура является доминирующим фактором, определяющим состояние режущей части инструмента. Рост износа h3 вызывает рост мощности источника теплоты, а затем и рост температуры. При больших скоростях резания температура определяет структуру и свойства инструментального материала, от которых зависит интенсивность изнашивания и наработка до отказа. Следовательно, температура может служить информативным признаком состояния инструмента, но практически воспользоваться этим диагностическим свойством температуры не представляется возможным в связи с тем, что методы ее измерения в инструменте мало пригодны для производственных условий при эксплуатации технологической системы.
Однако измерения температуры применяют в предэксплуата-ционный период при исследовании инструмента в лабораторных условиях, а также при тепловом диагностировании станков.
Широкое применение для теплового контроля технологического оборудования находят термисторы или терморезисторы -полупроводниковые резисторы, электрическое сопротивление которых существенно изменяется с ростом температуры.
Для тех же целей используются бесконтактные методы инфракрасной термографии с помощью тепловизоров и пирометров.
Инфракрасная термография – это метод получения термоизображений (термограмм) не воспринимаемого глазом теплового излучения объектов. Он позволяет контролировать тепловое состояние оборудования без непосредственного с ним контакта, не прерывая технологического процесса. Получают температурные поля или локальные температуры тех узлов и деталей станка, тепловые деформации которых существенно влияют на точность обработки. Контролируются подшипники, зубчатые передачи и муфты, можно контролировать и состояние инструмента.
Тепловизор представляет собой систему формирования и обработки термоизображений в реальном масштабе времени, которая преобразует инфракрасное излучение объекта в видеосигнал, подобный телевизионному.
Инфракрасные пирометры – это приборы для дистанционного измерения температуры в точке объекта. Это позволяет использовать их для диагностирования.
Установлено, что наиболее достоверные данные о температуре дают тепловизоры.
Быстрый переход в разделы
2009 © chpu.online Разрешается любое использование материалов этого сайта, при условии размещения прямой активной гиперссылки на сайт http://chpu.online/ Ссылка должна быть открыта для индексирования поисковыми системами.