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毕业设计论文


[10] Toh, C. K., 2005, "Comparison of Chip Surface Temperature Between Up and Down Milling Orientations in High Speed Rough Milling of Hardened Steel," J. Mater. Process. Technol., 167, pp. 110-118. [11] Sato, M., Ueda, T., and Tanaka, H., 2007, "An Experimental Technique for the Measurement of Temperature on CBN Tool Face in End Milling," Inr. J. Mach. Tools Manuf., 47(14), pp. 2071-2076.

铣削端面时刀具内部温度的变化
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本文阐述了在铣削时刀具的前刀面上温度的循环变化。 新研制的红外辐射高温计配有两个光学 纤维是用来测量温度的。一个光学纤维贯穿工具插入从底部靠近前刀面光。一个光学纤维贯穿在工 具机主轴并连接到其他光纤在主轴的末端。红外辐射从孔底的工具插入,在加工过程中接受并发送 到高温计的光学纤维。为进行理论分析的最终铣削温度,用一种把切削工具模仿为一种半无限矩形 角和一个绿色的交叉点方法是使用。变化中的刀屑接触长度在分析时考虑了端铣。实验中加工钛合 金Ti - 6Al - 4V用硬质合金刀具,切削速度为 2/4米/分钟。在铣削时温度随速度变化。在切削期间 逐渐增加达到最大值。与此相反,在铣削时温度升高后立即切断开始同时温度达到最高,然后开始 下降。这表明,热冲击过程中的切削刀具克加热较大铣削比铣削,而在冷却较大比铣铣削。温度的 变化是衡量铣削深度的前刀面。随着深度的斜度的增加,然后下降和延迟一段时间,最大温度发生 在这一过程中。在0.6mm为主要的先锋、温度梯度方向向内在的工具插入大约是3000 C / 0.5 mm处. 理论计算和实验结果相同。

1.简介
端铣加工操作是一个基本的制造机械元件产生一个平坦的表面或三维自由曲面;它需要很高 的几何精度和生产率高。在加工过程中,最消耗功率的塑性变形转化为热,并在高温下生成。温度 过高时会造成各种类型的热损伤的切削刀具和工件,如快速刀具磨损和工件的热膨胀。为澄清温度 对热损伤的影响,并确定合适的切削条件,并交流精确的了解是必要的铣削温度。由于铣削加工是 一个间歇性的过程,切割工具受到周期性的加热和冷却,因而温度变化在切割工具比间歇性变化更 为复杂。 许多在铣削温度上有价值的研究已经得出结论。 查克拉薇蒂等人。 [ 1]在一个建立在断续切削作 为一个问题的周期性加热半无限体建立近似模型循环温度的变化。他们表明,温度梯度在切削区与 切割频率增加,但减少具有较高的热扩散的刀具材料。 [ 2]用经验公式计算出的切削温度的变化在断续切削和表明, 切削温度随切削速度的变化第一次开始 下降是由于加热时间短。 史蒂芬森等人。 [ 3]建模工具插入作为一个无限矩形角和使用绿色的函数方 法计算温度断续切削。他们发现,在断续切削下比在连续切割相同的条件下气温普遍较低。勒杜列 斯库等。[ 4]制定了一个分析模型预测工具温度域,它可以适用于任何连续或间断三维切削过程。为 增加加热和冷却时间,最高温度降低建立断续切削。仁等。[ 5]数值求解非线性瞬态热传导问题,采 用控制容积法研究瞬态切削温度随温度变化的热性能。 尤其,许多技术测量铣削温度的热电偶或辐射方法已经被发明。王等人。[ 6]设计了一个测量技 术的铣刀温度使用袜带春天皮卡和标准热电偶后面位置插入。温度信号多达八个牙齿被同时记录。 mcferon 等人。[ 7]测量并建立平均温度使用一种工作热电偶技术在平原周边铣削的工具。水银滑环 接触被用来电气接触和旋转的成员。 施密特等人。 [ 8]测量的温度在一个工件时被碾磨用热电偶嵌入 在工件。他们通过实验确定的温度梯度在工作时被碾碎。 作为一个辐射方法,上田等人。[ 9]测量侧面高速铣削温度的双色高温计的光学纤维。影响切削 速度,进给率,切削深度对温度的影响。托等人。[ 10]测量芯片表面温度上下磨使用红外测量系统 评估影响刀具的磨损和切削力对切削温度。 虽然许多研究检验了铣削温度并得到了许多宝贵的知识,切削刀具内平均温度是经过切削和周 期造成的,这是一个重要的因素发生在热冲击的切割工具,还没有被实验测量。热耦合技术是一种 流行的测量方法,但不能测量温度在非切削时期由于电路之间的切割工具和芯片打开。常规辐射技 术无法测量温度在切割后刀面不能从外面看到的切屑形成过程。 最近,我们制定了一个新的高温计系统两个光学纤维并用它测量半透明的立方氮化硼在端铣刀 具温度[11]。在这项研究中,我们采用新的高温计测量系统的周期性的温度变化的切削刀具在切削 和非切削时间端铣刀-镁

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2 实验方法
2.1 实验装置。实验装置示意图示于图 1。一个单齿端铣刀,用的是烧结碳化物 kl0。工件由 钛合金 Ti - 6Al - 4V 做成的并安装在压电测力计。 前角是 0° , 轴向切削深度为 2mm, 径向切深 21mm, 进给速度为 0.105mm/齿,主轴转速 1300r/min 和的刀具直径是 52mm。 图 2 显示了一个详细的说明的工具插入。小盲孔插入一个光学纤维钻从下一侧的工具插入到附 近的前刀面通过放电加工。孔的直径大约是 0.5mm。测量温度是在几个不同深度的工具插入。之间 的距离的刀面和孔的底部不同从 0.1mm 到 0.5mm 间隔 0.1mm。 该洞是 0.6mm 主切削刃和 1.3mm 的 工具上。一个横截面的孔,如图 2 所示(乙) 。在左侧,距离 z=0.1mm 和右侧 z =0.5mm。 如图 1 所示,光学纤维我贯穿在机床主轴与插入孔插入的工具切屑形成过程中,切削刀具和热辐射 加热,温度的不同,是发出红外线从孔底。红外线接受插入的光纤和指导沿光纤芯的全内反射。光 纤的另一端是插入到光纤联网和连接到光纤 2。在对联,纤维可以旋转轴上的高速度,和光纤 2 固 定。红外辐射发出的结束纤维我接受和传播的纤维 2。2 光纤连接到双色高温计,和传播的光线聚 焦在红外探测器用冷凝器。该探测器产生的电流转换成电压放大。输出信号存储在一个数据采集单 元,然后转换成温度。两相结合的光学纤维可以发射红外线从旋转切削工具的高温计。 2.2 高温计。特点的高温计决定于组成它的所有组件。用于光学纤维,多模阶跃折射氟化物玻 璃纤维是用。数值孔径的光纤 0.22,并接受角为 12.7° 的光纤传输光的波长从 0.5um 到 4um,其中 超过那些由石英玻璃纤维。核心直径的光学纤维,纤维和 2,约 195um 和 430um,分别。光纤的两 端是由切割刀片的锋利,之后,面对条件是检查裂纹的显微观察。发病率面临的纤维的纤维联保持 约 100u.m 分开。 2 个光电细胞,砷化铟(InAs)细胞和锑化铟(InSb)细胞,被用来作为红外探测器。InAs 细胞是 安装在一个三明治结构的 InAb 细胞。InAs 细胞检测辐射波长约 1um 到 3um。锑化铟细胞,这是一 套在所检测到的辐射细胞, 通过细胞的智障波长从 3um 到 6um。 温度可以通过采取比例的输出信号, 每个光电管。光电管是保持在 77K 使用液态氮增加其灵敏度。 氟化钙(氟化钙)透镜用作冷凝器。它提供恒定的传输超过 90%输出波长从 0.5um 到 10um。 该放大器的频率特性为矩形波,如图3所示。该放大器有一个平坦的响应,从10Hz 到100kHz。由于 响应时间光电非常高,约我,美国,频率特性的高温计是由放大器。反应的高温计是足够快,使用 这一试验。 2.3 影响光纤耦合器设置错误。在这个实验中,红外辐射能量从工具插入是接受光纤和传输到 光纤 2 的光纤耦合器。理想的情况下,中心轴两纤维配合旋转的中心轴的主轴。然而,在实践中, 这些轴线稍微偏离位置。这种偏差导致的周期性变化,这两者之间的光纤传输能量,造成测量误差。 温度是获得使用双色高温计的输出比信号的光电管。由于不同入射能量每光电由于偏差是等价 的,其效果是取消在服用过程中产出比率高温计。因此,双色高温计可以弥补的变化传输能量所造 成的偏差之间的两根光纤在光纤耦合器。

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