车削时切削温度的测量
金属切削原理与刀具 课题13 切削温度的分布
切削温度的测量方法
2、辐射测温法
辐射测温法是一种非接触式测量方法。它是利用高温辐射能 量来测量工件表面温度的。 作为测量用的传感器有光电传感器及热敏射测温法
光电传感器可以用锗光电二极 管或硫化铅光电池。在刀片上 打一个小的锥孔，一直通到刀 具的前面上，从切屑底面测定 辐射能，通过标定求得切屑底 面该点的温度。
(1)自然热电偶法
热电偶的热端
切削过程中，工件、刀具通常是由两种不同的金属材料组成的。 在刀具与切屑和刀具与工件接触区总存在着相当高的切削温度
热电偶的冷端 离接触区较远的工件与刀具处一般保持在室温状态
切削温度的测量方法
1、热电偶法 热电偶法包括自然热电偶法和人工热电偶法。
(1)自然热电偶法
可用导线将工件与刀具的冷端接到仪表上，即可将切削热电势显示和 记录下来。根据事先作出热电偶的标定曲线（温度与毫伏值的对应关 系曲线），即可求得刀具与切屑和刀具与工件接触面的平均温度，即 切削温度。
1—激光管； 2—光栅； 3、4—透镜； 5—光敏元件； 6—刀片； 7—刀体
用光电传感器测量刀具与切屑接触面 温度分布的示意图
切削温度的测量方法
用辐射测温法测量工件与刀具侧面的 温度分布的示意图
热敏电阻传感器
优点 测定区域的直径只有0.15 mm，因此， 可缩小不同测定点之间的距离。
缺点 只能测量刀具侧面的温度而不能测量垂 直切削刃工作部位中间剖面的温度。
切削温度
切削温度是指切削区域的平均温度。 切削温度的高低取决于产生热量的多少和热量传散的快慢。
切削温度
(1)切削温度计算
用实验方法得到的计算切削温度的指数公式为：
C
v z c
第三章切削力与切削温度
3.1.4 影响切削力因素
•刀具几何角度影响
•◆ 前角γ0 增大，切削力减小。 •◆主偏角κr 对主切削力影响不大，对吃刀抗力和走 刀抗力影响显著（ κr ↑—— Fy↓，Fx↑）
•切削力F •切 削 力 / N
•γ0 - Fz
•γ0 – Fy •γ0 – Fx
•前角γ0
•图3-17 前角对γ0切削力的影响
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第三章切削力与切削温度
3.1.1 切削力及切削分力
•切削力分解(假设总切削力在主剖面P0内)
•F
z
•κr
•F
x
•F •Fxy
y
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•v •Fxy
•f •F
r
•吃刀抗力 •F
y •Fxy
•F •走刀抗力
x
•Fz•主切削力
•F •总切削力
r
•图3-1 切削力的分解
第三章切削力与切削温度
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第三章切削力与切削温度
•3.2.3 影响切削温度的主要因 素
•刀 具 几 何 参 数 的 影 响
➢ 前角o↑→切削温度↓
➢ 主偏角r↑→切削温度↑
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第三章切削力与切削温度
•3.2.3 影响切削温度的主要因 素
•其它因素的影响
• 1. 刀具磨损的影响 • 刀具后面磨损量增大，切削温度升高 •
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•220
•0180
•κr - Fz
•表3-6
•0140
•0100
•κr – Fx
0
•60
•κr – Fy
0 •20
0
•30 •45 •60 •75 •90
车刀的几何角度及其测量实验报告
实验一车刀的几何角度及其测量实验报告实验名称实验日期班级姓名同组人一、实验目的二、实验仪器设备三、实验数据四、按测得的数据绘制外圆车刀的工作图（按实验指导书要求进行绘制）五、讨论和分析实验二车削力的测量实验报告实验名称实验日期班级姓名同组人一、实验目的二、实验仪器设备三、实验原理四、实验数据记录与处理（1）数据记录ƒ = mm/转a p = mm（2）数据处理1）图解法将表二，表三数据画在双对数坐标中log F zlog a pC 1==z F XC 2==z F Y221C C C z F +== zF z F z Y Xp F z fa C F ==log ƒlog F z2）一元线性回归法表四一元线性回归用表= mm/表五一元线性回归用表p = mm 五、讨论分析实验三加工误差统计分析实验报告实验名称实验日期班级姓名同组人一﹑实验目的二﹑实验仪器设备三﹑实验原理四﹑实验数据记录与处理1. 实验原始数据表一测量数据表2. 绘制实际分布图（1）剔除异常数据==∑=ni i x n x 11=--=∑=ni i x x n 12)(11σ 若σ3>-x x k ，认为k x 为异常数据，应剔除。
（2）确定尺寸间距和分组数（3）制作频率分布表 表二 频数分布表（4）绘制实际分布图（5）加工误差统计分析（误差性质、改进措施、工序能力、合格品率等）ƒ 频数 x （直径）X 图3. 制作R（1）取小样本容量n（2）数据处理①计算各样组的平均值X和极差R，填入表三。
表三样组的均值X和方差R②计算X和R的平均值X和RX-图控制线。
③计算RX-控制图（3）绘制RX-控制图（工艺过程稳定性、误差性质、改进措施等）（1）分析R五﹑讨论分析实验四切削温度的测量实验报告实验名称实验日期班级姓名同组人一实验目的二实验仪器及设备三实验原理和方法四实验数据记录及处理1．进给量对切削温度的影响（1）填写数据记录：（2）在双对数坐标纸上绘出曲线（3）计算2．吃刀深度对切削温度的影响（1）填写数据记录：（2）在双对数坐标纸上绘出曲线（3）计算3．速度对切削温度的影响（1）填写数据记录（2）在双对数坐标纸上绘出曲线（3）计算4．求出经验公式5．分析各因素对切削温度的影响。
车削加工切削力测量实验报告书(附指导书)
车削加工切削力测量实验报告书学号姓名小组时间成绩上海大学生产工程实验中心2014-11一．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。
通过对实测的切削力、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。
通过本实验可使同学熟悉制造技术工程中的基础实验技术和方法，理解设计手册中的设计参数的来由，在处理实际工程问题中能合理应用经验数据。
二．实验目的与要求1. 掌握车削用量υc 、f 、a p ，对切削力及变形的影响。
2. 了解刀具角度对切削力及变形的影响。
3. 理解切削力测量方法的基本原理、了解所使用的设备和仪器。
4. 理解切削力经验公式推导的基本方法，掌握实验数据处理方法。
三．实验系统组成实验系统由下列设备仪器组成 1、微型数控车床KC0628S 2、车床测力刀架系统（图1），包括 （1）车削测力刀架 （2）动态应变仪 （3）USB 数据采集卡 （4）台式计算机USB 线图1四、实验数据记录与数据处理1. 切削力测量记录表12. 请按指数规律拟合主切削力或背刀力和切削深度、进给量的关系，建立切削力的经验公式。
答：（请将数据处理过程写于此处）附录：车削加工切削力测量实验指导书一. 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。
通过对实测的切削力、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。
通过本实验可使同学熟悉制造技术工程中的基础实验技术和方法，理解设计手册中的设计参数的来由，在处理实际工程问题中能合理应用经验数据。
切削温度测量方法
切削温度测量方法
嘿，你问切削温度咋测量啊？这事儿咱得好好聊聊。
先说说热电偶法吧。
这就像给切削过程装个小温度计。
找个合适的热电偶，把它放在切削的地方附近。
热电偶能感应温度变化，然后把温度信号传出来。
不过放的时候可得小心，不能影响切削过程，也不能被切坏喽。
而且还得选对热电偶的类型，不然测出来的温度可不准。
还有辐射测温法。
就像用个小望远镜看切削时发出的热辐射。
通过测量辐射的强度啥的，就能算出温度。
这方法不用直接接触切削的地方，挺方便的。
但是得注意周围环境的影响，不能有别的热源干扰。
另外呢，硬度法也可以试试。
切削后看看工件的硬度变化，因为温度会影响材料的硬度。
不过这方法不是特别直接，得通过一些经验公式来推算温度。
还有一种叫金相法。
切削完了看看材料的金相组织，不同温度下金相组织会不一样哦。
这就像给材料做个小体检，通过观察组织变化来判断温度。
但是这方法比较麻烦，需要专业的设备和知识。
我给你讲个事儿吧。
有一次我们车间要测切削温度，一开始大家都不知道咋弄。
后来找了个老师傅，他用热电偶法测了一下，发现温度有点高。
于是大家就想办法调整切削参数，降低温度。
后来再测的时候，温度就正常了。
从那以后，我们就知道了切削温度测量的重要性，也学会了用不同的方法来测量。
总之呢，切削温度测量有好几种方法，你可以根据实际情况选择合适的。
只要你用心去做，肯定能测出准确的温度。
加油吧！。
切削热和切削温度
切削热和切削温度切削过程中产生的切削热对刀具磨损和刀具寿命具有重要影响，切削热还会使工件和刀具产生变形、残余应力而影响加工精度和表面质量。
一、切削热的产生与传导切削热来源于两个方面，一是切削层金属发生弹性和塑性变形所消耗的能量转换为热能；二是切屑与前刀面、工件与后刀面间产生的摩擦热。
切削过程中的三个变形区就是三个发热区域。
切削过程中所消耗能量的98%~99%都将转化为切削热。
切削热由切屑、工件、刀具及四周的介质（空气，切削液）向外传导。
影响散热的主要因素是：（1）工件材料的导热系数工件材料的导热系数高，由切屑和工件传导出去的热量增多，切削区温度就低。
工件材料导热系数低，切削热传导慢，切削区温度就高，刀具磨损就快。
（2）刀具材料的导热系数刀具材料的导热系数高，切削区的热量向刀具内部传导快，可以降低切削区的温度。
（3）四周介质采纳冷却性能好的切削液能有效地降低切削区的温度。
车削加工时产生的切削热多数被切屑带走，切削速度越高，切削厚度越大，切屑带走的热量越多；传给工件的热量次之，约为30%；传给刀具的热量更少，一般不超过5%。
钻削时，由于切屑不易从孔中排出，故被切屑带走的热量相对较少，只有30%左右，约有50%的热量被工件汲取。
二、切削温度的测量测量切削温度的方法许多，有热电偶法、辐射热计法、热敏电阻法等。
目前常用的是热电偶法，它简洁、牢靠、使用便利。
1. 自然热电偶法；2. 人工热电偶法。
三、影响切削温度的主要因素1．切削用量对切削温度的影响、、增大，单位时间内材料的切除量增加，切削热增多，切削温度将随之上升。
但、和对切削温度的影响程度不同，切削速度对切削温度的影响最为显著，次之，最小，缘由是：增大，前刀面的摩擦热来不及向切屑和刀具内部传导，所以对切削温度影响最大；增大，切屑变厚，切屑的热容量增大，由切屑带走的热量增多，所以对切削温度的影响不如显著；增大，刀刃工作长度增大，散热条件改善，故对切削温度的影响相对较小。
第三节__切削热和切削温度
三、影响切削温度的主要因素
切削温度高低取决于两个方面：产生的热量和散热速度。 产生的热量少，散热速度高，则切削温度低；或者上述之一起主导作 用，也会降低切削温度。 因而，凡是能影响产生的热量和散热速度的因素均会影响切削温度的高低
学习目的
通过对切削热的来源、切削温度的分布及影响因素进行
研究，以便控制切削热和切削温度对切削过程的影响。
学习内容
一、切削热的来源及传出 二、切削区的温度及其分布 三、影响切削温度的主要因素
一、切削热的来源及传出
1、切削热来源
1）被切削的金属在刀具的作用下，发生弹性和塑性变形而耗功， 这是切削热的一个重要来源。 2）切屑与前刀面之间的摩擦耗功产生出大量的热量。 3）工件与后刀面之间的摩擦耗功产生出大量的热量。 因此，切削时共有三个发热区域 剪切面 切屑与前刀面接触区 后刀面与过渡表面接触区
所以，切削热的来源就是切屑变形功和前、后刀面的摩擦功。
根据切削理论，切削变形和摩擦而产生的热量.
在剪切面上的塑性变形产生的热量最多。 单位时间内产生的切削热的计算公式
Q —单位时间内产生的切削热（J/s）； Fc—主切削力（N）； Vc—切削速度（m/s）。
注：该公式中忽略了进给运动所消耗的功率，且假定主运动所消耗的功全部转化为热能。
3）实际意义： 从降低切削温度的角度出发，切削用量的选择原则：为提高切削效率， 应优先选用较大的背吃刀量，其次增加进给量，最后确定刀具和机床性 能允许的最大切削速度。
切削热和和切削温度(16页)
i s
• 5.X3工件材料
•工件材料的强度、硬度、塑性及热导率对切削温度有较 大的影响。
•工件强度、硬度高，切削时的切削力大，消耗功率大， 产生的切 削热多，故切削温度髙。
•工件的导热系数对切削温度也有很大的影响，不锈钢 （ lCrl8Ni9T0的强度、硬度虽然低于45钢，但它的导热系 数小于45钢 （约为45钢的1/3）切削温度比45钢髙40%. •切削脆性金属材料时， 塑性变形小，切屑呈崩碎状态， 与前刀面的摩擦小，故产生的切削 热少，切削实验结果 表明，切灰铸铁HT200时的切削温度比切45钢 大约低 25%。
• 传散到刀具上的切削热是引起刀具磨损和破损的 重要原因。 切削热还通过使刀具磨损对切削加工生产 率和成本发生影响。
• 切削热对切削加工的质量、生产率和成本都有直 接、间接 的影响，研究和掌握切削热产生和变化的一 般规律，把切削 热的不利影响限制在允许的范围之内， 对切削加工生产是有 重要意义的。
• 5.1切削热的产生与传出
第五章切削热与切削温度
切削热和切削温度是切削过程中产生的重要物理现象。 第一，用刀具切削工件而产生的热称为切削热。 第二：切削时消耗的能约97%到99%转化为热量，使得切削E域 温度升髙。
•切削热对切削过程影响有多方面影响：
• 切削热传散到工件上，会引起工件的热变形，因 而降低加 工精度，工件表面上的局部髙温则会恶化已 加工表面质量。
在亳伏表上，由于两金属丝组成的人工热电偶己事先经过 标定，所以在实际测 温时，根据毫伏表中的数值便可从标定曲线上査 得其对应的温度值，即工件或 刀具上被测点的温度值，改变测量小孔 的位置并利用传热学原理进行推算，可 得出刀具或工件上温度分布的 情况。
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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。