铣削温度测量系统的研究

　　1基本原理

　　切削温度的测量是切削试验中的重要技术[0]，可用来研究各种因素对切削温度的影响，也可以为校核切削温度的理论计算做准备。目前，比较成熟的测量切削温度的方法是热电偶法，我们采用了人工热电偶的测量方法，同时在测量中采用自行开发的装有前置放大器的轴端集流环，提高了信噪比，从而更能准确地反映出切削区测量点的实际值。人工热电偶法的基本原理是热电偶的热端焊接在刀具预定要测量温度的点上，通过动态数据采集系统和信号传输系统及镍铬合金热电偶分度表，就可以测得焊接点上的温度变化[3]。

　　2 铣削温度测量系统

　　2.1 铣削温度测量装置的构成

　　为了研究切削用量和刀片槽型的改变对铣刀片切削性能的影响，对波形刃和平前刀面铣刀片进行了对比试验与分析。分别采用了两种刀片切削+4 钢，使用人工热电偶，通过8#9转换和动态数据采集处理系统对切削温度进行数据采集与处理。试验所采用的铣削温度测量系统如图1所示。由于集流环、刀块和主轴都是高速旋转的构件，所以轴后端的前置放大器必须放在集流环的套筒内，前置放大器的设计必须满足重量轻、体积小、绝缘隔离性能好、有足够的放大倍数和抗干扰能力、内置电源的工作时间足够长等要求。

　　2.2前置放大器的设计

　　用热电偶法测量切削温度时，测量的热电动势较小， 般在2一25 mV范围内，而普通力用表最小量程般为200 mV，我们所用的动态数据采集计算机系统的输入电压范围为一5 V}+S V。为了增强信号，我们设计了个前置放大器，放大器的电路原理如图2所示。热电动势U入经电容器滤波后，形成较稳定的电压，经负反馈电阻R, 20 kSZ ,R==40 kSZ ,R3=60 kSZ ,R4=100 kSZ作用后，电It:被放大了A信,A=U , /U入。山这些电阻我们叫以得到四种放大信数，分别为A=20,A=40,A=60,A=100，用力用表或打印的曲线读出热电动势，通过镍铬合金热电偶分度表得出温度值，或系统标定后计算机H.接给出温度值。

　　2.3测量点的选择和埋伏孔

　　根据试验要求选择测量点的坐标，如图3所示，1< 2 ,2，又2, 3.5)，12,5)，《3.5 , 2}，叹3.5，3.5)，区3.5, 5)。用电火花机床从刀片底部打出小孔，孔的汽径为1.5 mm,孔深为3.2 mm。热电偶的材料一为镍铬合金。根据采集到的输出电)t.，便叫求出刀具上测量点的切削温度。埋伏孔用环氧树脂填充同定。热电偶在刀片上的安装方法如图4所示。

　　2.4动态数据采集系统

　　试验数据采集系统是使用北京惯性技术研究所的FAS-4DEE-2动态数据采集系统。设定系统的采集频率为5 Hz,即每0.2 s采集个点。介理地选取采集频率叫以得到较强的信号和较好的抗十扰能力。