基于热四极法的涂层刀具切削温度分布研究

为研究涂层在切削过程中对刀具温度分布的影响，建立了涂层刀具的三维瞬态热传导分析模型，发展了基于热四极法的切削过程涂层刀具三维温度场求解算法，得到了涂层刀具的瞬态温度分布。研究了涂层厚度、热对流以及界面热阻对涂层刀具切削温度分布的影响，为切削加工中涂层厚度的确定、切削液的选择以及涂层刀具的失效诊断提供了理论依据。     

瞬态切削用智能测温刀具的研究

针对传统切削温度测量手段无法实时测量刀尖切削区域瞬态温度的技术难题,研制一种基于NiCr-NiSi薄膜热电偶的瞬态切削用智能测温刀具,采用直流脉冲磁控溅射技术制备了致密性和绝缘效果良好的SiO₂绝缘薄膜及热电偶电极薄膜;利用自行研制的薄膜热电偶自动标定系统对研制的测温刀片的静、动态技术特性进行测试和分析,结果表明所研制的测温刀片在30～300℃范围内具有良好的线性,其塞贝克系数为40.5 μV/K,最大线性误差不超过0.92%,且响应速度快,时间常数为0.083 ms;可嵌入刀杆的温度测试单元实现了在切削加工过程中对瞬态切削温度数据的实时采集、数据存储与无线传输功能;现场试验结果显示,所研制的智能测温刀具可以快速准确监测0.1 s内刀具刀尖处瞬态切削温度的变化,为瞬态切削温度测试提供了新的方法,为智能测温刀具的研究与开发提供了新的技术途径。     

嵌入式薄膜热电偶测温刀具的设计

设计了一种嵌入式薄膜热电偶的刀具,以实现在切削过程中对刀具瞬态温度的实时测量。以刀具的前刀面作为基底来镀制薄膜,通过磁控溅射法在刀具前刀面制备了Al_2O_3绝缘膜、NiCr/NiSi薄膜热电偶以及Si_3N_4保护膜,最终制成了可以进行切削加工并能够实时测量切削温度的刀具。文中主要介绍了电极NiCr薄膜、Al_2O_3绝缘膜的制作过程及一些相关性能的检测,随后利用SolidWorks和DEFORM-3D对刀具进行了三维建模和切削过程的仿真模拟,得到了刀具的温度场分布。     

半人工热电偶瞬态切削温度测量装置

介绍一种在工件上布设半人工热电偶的瞬态切削温度测量装置。该装置采用单极热电偶丝同工件自身组成热电偶。切削过程中测温时，可消除普通热电偶因被动感受环境温度而产生的滞后，在升温速度达２０℃／ＵＳ时仍能得到满意的测量结果。     

三维有限元分析在高速铣削温度研究中应用

高速切削过程中切削温度对刀具磨损、工件加工表面完整性及加工精度有极大的影响。应用有限元法对高速铣削铝合金薄壁件过程中工件与刀具接触面温度、工件内部的温度分布进行了仿真研究,仿真过程中考虑了切削速度、进给量对切削温度的影响。通过红外热像仪对不同主轴转速下工件表面温度的测量,验证了仿真结果与试验结果比较接近。得出在高速切削铝合金过程中,随着切削速度的增加,刀具与工件接触区的温度变化存在二次效应。该结论对铝合金薄壁件加工具有重要的实用价值。     

一种借助有限元传热仿真的刀尖点切削温度精确测量方法

切削热是金属切削加工中的重要物理现象,特别是刀尖点温度对于切削研究具有重要的参考价值,但是现有的切削温度测量方法很难实现对刀尖点切削温度的精确测量。本文提出一种人工热电偶法和有限元传热仿真相结合测量车削刀尖点温度的方法,并利用专业切削仿真软件进行验证。研究表明这种方法准确可靠,为研究车削过程刀尖点温度提供了新的测量方法。     

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切削温度是影响切削加工过程中刀具状况和工件表面质量的重要物理量，但切削温度信号的获取与处理存在一些实际问题。针对切削温度测量中的自然热电偶法、人工热电偶法以及红外热图像法，介绍了热电偶的固定、从旋转体上引出测量信号、自然热电偶的标定、工件和刀具表面发射率的标定，以及应用红外热像仪进行测温时切削实验的设计等一些实践做法。实践证明，开槽嵌夹绞丝热电偶方法的测量结果比较可靠；采用集流器引出旋转体热电势信号时所产生的摩擦附加电势可被定量测定并可将其从测温信号中减除；应用红外热像仪测量切削温度时应标定被测材料在各温度段的表面发射率并量化标定环境的影响。     

高速切削温度的二维热传导模型建立及求解

在高速加工过程中,切削热的产生将影响工件加工表面的质量和刀具寿命,分析切削温度的分布对研究切削机理及工艺参数的优化有着重要意义。基于传热学和金属切削理论建立了高速车削温度的热传导模型,结合切削过程中的边界条件和初始条件,应用数学解析法推导出二维热传导方程的解,利用求解导热逆问题的方法估算边界条件。实验中采用人工热电偶测量切削温度,根据测得的刀具内部点的温度值计算出表面热流,进而通过MATLAB软件仿真得到切削温度场,并利用红外热像仪的测量结果进行试验验证。     

三维复杂槽型铣刀片铣削温度试验研究

该文研制了一套铣削瞬时切削温度测量系统。利用该系统对三维复杂槽型铣刀片进行了铣削温度的测量研究。试验结果揭示了瞬态铣削温度的变化规律，为铣刀片温度场分析奠定了基础。     

采用单片机改革切削温度实验

切削温度的测量是切削原理实验的重要项目。本文介绍一种采用单片机改革切削温度实验的做法以及相应的硬件开发和软件设计问题。改革的结果表明,此法提高了实验质量。