Смазочно-охлаждающие технологические средства (сотс)

СОТС снижают тепловыделение за счет уменьшения деформаций и снижения сил трения, поглощают и отводят от резца часть выделившейся теплоты, уменьшая тем самим температуру резания.

1.3. Методы определения температуры резания

Для определения температуры резания применяются методы прямого и косвенного измерения.

Косвенные методы определения температуры резания получили меньшее распространение вследствие либо низкой точности, либо значительной сложности их осуществления. К ним относятся:

1. Калориметрический метод, при котором срезанная стружка собирается в калориметре, позволяет определить среднюю температуру стружки и затем, путем сложных расчетов, вычислить температуру отдельных участков режущего инструмента.

2. Метод микроструктурного анализа основан на изучении фазовых и микроструктурных изменений, которые происходят в поверхностных слоях инструмента в результате воздействия возникавшей при резании теплоты. Отличается сложностью, и приемлем лишь для инструментов из материалов, фазовые и микроструктурные изменения которых хорошо изучены (основные марки инструментальных статей).

3. Метод термокрасок заключается в том, что на поверхность инструмента наносят специальную термочувствительную краску. Под воздействием теплоты цвет краски изменяется. Метод отличается чрезвычайно низкой точностью и не дает возможности определить температуру контактных или близких к ним поверхностей.

4. Оптический (радиационный) метод основан на измерении интенсивности инфракрасного излучения фиксируемого чувствительным элементом специального прибора. Трудность тарирования, сложность аппаратуры, влияние на точность измерения появляющихся при резании тонких окисных пленок и некоторые другие недостатки препятствовали до последнего времени широкому распространению этого метода. Однако в связи с появлением новых высокочувствительных фотосопротивлений, фотоэлементов, фотодиодов и других датчиков подобного типа этот метод начинает получать в настоящее время все большее применение.

Прямые методы основаны на непосредственном измерении температуры резания с помощью термопар. Сущность действия термопар заключается в том, что при нагревании спая двух разнородных металлов (так называемого «горячего спая») возникает термоэлектродвижущая сила, которая фиксируется каким-либо электроизмерительным прибором: гальванометром, микроамперметром и т.д. Для перевода показаний этих приборов в градусы необходимо произвести тарирование каждой термопары и построить специальные тарировочные графики. Это достигается путем сравнения показаний тарируемой и образцовой термопар при совместном их надевания до равных температур в соляной ванне или печи.

Ниже рассмотрены описание основных методов.

Методы естественной термопары

1. Метод одно инструментальной естественной термопары заключается в том, что элементами термопары служит резец и обрабатываемая деталь, материал которых разнороден. Спаем термопары является место контакта резца со стружкой и деталью. На рис. 13 изображена упрощенная схема измерения температуры методом естественной термопары. Резец изолирован от станка. Для передачи тока с детали используют скользящий контакт, изолированный от станка. Температура резания измеряется с помощью гальванометра. В месте спая располагаются точки с различной температурой, поэтому естественная термопара обеспечивает изменение среднеинтегрального значения температуры, но более близкого к действительной температуре резания.

К недостаткам этого метода относятся невозможность исследования температурного поля резца и необходимость нового тарирования в каждом случае, когда изменяется материал детали или резца. Этот метод измерения температуры резания получил наибольшее распространение. Он применяется и в данной работе.

2. Метод двух инструментальной естественной термопары. При этом методе точение производят двумя одинаковыми по размерам и геометрическим параметрам резцами 1 и 2 (рис. 12), изготовленными из твердого сплава и быстрорежущей стали (или из двух разнородных марок твердого сплава) и подключенными к клеммам милливольтметра 3. Термоэлектродвижущая сила, возникшая вследствие отличия термоэлектрических свойств инструментальных материалов резцов, в данном случае не зависит от рода обрабатываемого материала заготовки, который выполняет функцию проводника. Это дает возможность протарировать термопару только один раз, и использовать при любом обрабатываемом материале.

Однако точность данного метода невелика вследствие влияния свойств инструментального материала на температуру контактных поверхностей и наличия дополнительных термопар.

3. Метод «бегущей» термопары (см. рис.11) позволяет одновременно измерять температуры на контактных площадках резец-стружка и резец-деталь. При вращении детали резец перерезает проводники, которые образуют «горячие» спаи двух искусственных термопар. Контакты термопар К1-К2 и К3-К4 выводятся на осциллографы. Метод сложен, требует специального оборудования и применяется редко.