切削温度测量方法综述

机床可编程控制系统中的切削温度测量与控制研究摘要：随着制造业的发展，机床的自动化和智能化程度越来越高，切削温度的测量与控制成为提高加工质量和生产效率的关键因素。

本文通过对机床可编程控制系统中切削温度测量与控制的研究，探讨了不同方法和技术在该领域的应用，并提出了优化控制策略的建议。

1. 引言机床是制造业中关键的加工设备，其性能对于产品的质量和生产效率有着重要影响。

切削温度作为工件和刀具之间的重要界面变量，对于切削过程的稳定性和加工质量起着关键作用。

因此，机床可编程控制系统中的切削温度测量与控制研究具有重要意义。

2. 切削温度测量方法切削温度的测量是切削过程中重要的控制参数之一，常用的测量方法包括：（1）切削温度传感器：通过安装在切削区域的传感器，如热电偶、红外线传感器等，来实时测量切削温度；（2）声学信号分析：通过分析切削过程中产生的声学信号，预测切削温度的变化趋势；（3）切削力测量：通过测量切削力参数，推断切削温度的变化情况。

3. 切削温度控制方法切削温度的控制方法影响着机床加工的稳定性和加工效率，常见的控制方法包括：（1）切削速度调整：通过调整切削速度来控制切削温度的升降；（2）冷却剂的喷射与控制：通过喷射冷却剂来控制切削区域的温度；（3）刀具材料与涂层选择：通过选择合适的刀具材料和涂层来提高切削效率和降低温度。

4. 切削温度测量与控制系统的设计机床可编程控制系统在切削温度测量与控制中扮演着重要的角色。

对于系统的设计，需要考虑以下几个方面：（1）传感器的选择与布置：根据不同的测量方法，选择合适的切削温度传感器，并合理布置在切削区域；（2）数据采集与处理：采用合适的数据采集设备和算法，实时采集和处理切削温度数据；（3）控制策略的优化：根据不同的控制方法和系统需求，设计合理的控制策略，提高切削温度的测量与控制精度。

5. 优化控制策略的建议为了进一步提高机床可编程控制系统中切削温度的测量与控制效果，可尝试以下优化策略：（1）多传感器融合：利用多种不同的传感器进行切削温度测量，通过数据融合算法得到更加准确的温度结果；（2）智能控制算法：运用人工智能和机器学习算法，根据实时的温度数据，自动调整切削参数和控制策略；（3）在线监测与预警：实时监测切削温度的变化趋势，提前预警可能出现的异常情况，保证加工质量和安全；（4）创新材料与涂层技术：不断研发新型刀具材料和涂层技术，提高工具的散热能力和耐磨性。

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！。

切削温度测定实验报告总结首先，我们使用了切削温度测定仪器对不同材料进行切削实验，包括钢、铜、铝等常见的金属材料。

通过调整仪器的参数，如进给速度、切削深度和切削速度，我们对不同条件下的切削温度进行了测定。

实验结果显示，在相同的切削条件下，切削温度随着材料的不同而有所差异。

钢材的切削温度较高，铜材的切削温度较低，铝材的切削温度则介于两者之间。

其次，我们对实验结果进行了分析和总结。

首先，切削温度的高低与材料的导热性密切相关。

导热性越差的材料，切削温度越高，反之亦然。

其次，切削温度受切削速度的影响较大。

在其他条件相同的情况下，切削速度越大，切削温度越高。

进给速度和切削深度对切削温度的影响相对较小。

最后，我们发现切削温度的高低对切削过程中的刀具磨损和加工表面质量有重要影响。

切削温度过高会导致刀具磨损加剧和加工表面质量下降。

在实验过程中，我们还注意到了切削润滑剂对切削温度的影响。

切削润滑剂的使用可以有效降低切削温度，减少切削过程中的热损耗，提高切削效率和加工质量。

因此，在实际生产过程中，合理选择和使用切削润滑剂是非常重要的。

综上所述，切削温度测定实验是一项非常有价值的实验技术，对于金属加工和切削领域中的研究和应用具有重要意义。

通过对材料、切削条件和切削润滑剂等因素的分析和总结，可以为加工过程的优化和质量的提高提供理论和实践依据。

在今后的研究和应用中，我们可以进一步深入探索切削温度与刀具寿命、切削力和加工表面质量等指标之间的关系，以进一步提高切削过程的可靠性和效率。

实验三切削温度实验一、实验目的和要求1.了解车削时自然热电偶的构成以及采用自然热电偶进行切削温度实验的原理和方法；2.掌握自然热电偶现场快速标定的原理和方法，并获得其标定公式；3.进行切削温度单因素实验或正交实验，了解切削用量对切削温度的影响规律，获得切削温度的实验公式；4.认知计算机辅助实验硬、软件的系统构成，并熟悉自然热电偶标定与切削温度实验软件的具体操作。

二、实验原理与测量方法1. 切削温度实验与标定系统的组成切削温度实验系统由切削系统、切削温度实验仪器和计算机系统三大部分组成（图1、图3）。

切削系统包括组成自然热电偶的工件（切屑）和硬质合金刀片，以及水银集电器、专用测温车刀等。

切削温度实验仪器包括室温采集与数显板、三路高精度高倍率线性放大板以及为自然热电偶快速标定提供加热电源与控制的元器件等。

计算机系统包含12位A/D板、计算机主机及其外设。

此外，本系统还设置了自然热电偶标定附件。

系统使用接插线缆连接：1)切削系统⇔切削温度实验仪器；2)标定电源连接；3)切削温度实验仪器⇔计算机系统之间有两组扁平线接插件。

4)仪器电源线与普通的计算机电源线相同。

5)切削温度实验仪器接地螺钉位于其背面的钢板上，请务必将切削温度实验仪器用电线连接到符合标准的地线上！图1 自然热电偶测温系统框图图2 在车床上的切削温度实验系统全貌2. 切削温度的测量方法在切削过程中，硬质合金刀片和工件（切屑）组成了自然热电偶，切削温度实验就是将这个自然热电偶作为传感器来测量切屑温度的。

切削时，自然热电偶产生的是温差热电势和温差热电流，“刀-屑”及“刀-工”接触区的高温端温度与硬质合金刀片另一端的冷端温度之差相当显著，所以，产生的热电势可以测量得到。

硬质合金刀片作为自然热电偶的一个热电极，工件和切屑作为另一极。

再将工件和切屑组成的这一极分成两部分，前者包括被切削加工的工件和与其紧密相连的一段切屑，后者就是一段切屑，这两段切屑端部的电压就是实验的检测对象——自然热电偶的热电势值。

切削加工中切削温度测定方法①自然热电偶法和人工热电偶法目前切削温度测量方法应用广泛，成熟可靠的是自然热电偶法和人工热电偶法。

图1所示为自然热电偶测温简易装置，作为自然热电偶两极的刀具、工件必须是具有不同化学成分的材质，刀具、工件、显示仪表相连便组成了一个简单的闭合电路。

毫伏计两端各接有分别来自工件、刀具引出端导线，切削加工时，切削区温度上升，切削区的刀具工件就相当于一个热端，毫伏计接连处相当于一个冷端（室温），冷热端之间因为温差必然导致热电势，在该闭合电路里冷热端形成的回路中的电动势在毫伏表记录下来，温度值可从相对应的温度与毫伏值标定获知。

采用自然热电偶法仅限于获取平均切削温度，它不能够测量某一具体点温度，而且针对不同刀具或工件材料，需要重新对温度-毫伏值曲线进行标定。

自然热电偶测温方法主要应用于车削加工。

图1 自然热电偶法测量切削温度示意图1、钢顶尖2、铜销3、毫伏计4、车刀5、工件6、车床主轴尾部人工热电偶法（见图2）解决了自然热电偶法只能测切削区平均温度这一限制，其能够测得切削区刀、屑、工件某一具体点的温度。

人工热电偶是由2种绝缘的金属丝构成的，而且金属丝事先已进行标定，金属丝焊接于刀具或工件的测温点上或埋进测温点开的小孔内（小孔会影响刀具里热流及温度分布，甚至减弱刀具强度，所以孔的直径在满足要求的情况下应尽可能的小），形成热端。

冷端通过导线串联毫伏计，与自然热电偶法同理，冷热端之间因为温差导致热电势，根据记录的毫伏值和标定曲线得到热端温度。

该法不用反复标定特定电偶材料，且电偶材质更换方便，但是对于高硬度材质的刀具，开孔后埋入金属丝的操作过程困难，致使该法应用推广受到限制。

a测刀具b测工件图2 人工热电偶法测量切削温度示意图1、工件2、刀具3、毫伏计②新型薄膜热电偶法新型薄膜热电偶法采用真空蒸镀，将热电偶材料沉积在绝缘基板上形成的。

热电偶的材料虽然很多，但是必须保证工程技术可靠性、测量精确度。

实验二采用红外热像仪的切削温度测量一、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。

通过对实测的切削温度进行分析处理，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。

本实验是使用红外热像仪进行切削温度的非接触测量，研究切削用量对于切削温度的影响。

通过本实验可使同学们熟悉制造技术工程中的基础实验技术和方法，了解用先进的仪器设备研究传统切削加工的方法。

二、实验目的1、学习及掌握红外热像仪测量切削温度的方法,了解红外成像测温原理2、研究υc、f对切削温度的影响.三、实验仪器设备1、CA6140车床2、Flir A315 红外热像仪3、刀具：YT15,角度：γo = αo= κr= λs= 。

4、试件：45钢棒料说明：刀具参数、车床和工件由各班学委负责准备或负责，红外热像仪的操作由专门指定同学负责。

四、实验原理红外热像仪的基本工作原理是利用了斯蒂芬—波尔兹曼定律,即E =εσT4（1）式中 E ———物体辐射单元单位面积的辐射能量(W/ m2)ε———物体辐射单元表面辐射率(取决于物体表面性质)σ———斯蒂芬—波尔兹曼常数(σ = 5.76 ×10 - 8W/ m2·K4)T ———物体辐射单元的表面温度(K)切削时,红外热像仪通过光机扫描机构探测工件(或刀具) 表面辐射单元的辐射能量,并将每个辐射单元的辐射能量转换为电子视频信号,通过对信号进行处理,以可见图像的形式进行显示,显示的热像图代表被测表面的二维辐射能量场,若辐射单元的表面辐射率已知,则可通过斯蒂芬—波尔兹曼定律求出辐射单元表面的温度分布场及动态变化。

虽然红外热像仪所测温度为相对温度,滞后于实际切削温度,但根据传热反求算法可准确求得切削过程中工件(或刀具) 的温度变化规律及动态分布。