[發(fā)明專(zhuān)利]一種聚晶金剛石刀具車(chē)削鈦基復(fù)合材料溫度的測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610293661.7
• 申請(qǐng)日: 2016-05-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105751008B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宦海祥;徐九華;蘇宏華;傅玉燦;葛英飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B23Q17/09
• 分類(lèi)號(hào): B23Q17/09
• 代理公司: 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11371
• 代理人: 何龍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)械加工領(lǐng)域，具體而言，涉及一種聚晶金剛石刀具車(chē)削鈦基復(fù)合材料溫度的測(cè)量方法。

背景技術(shù)

車(chē)削即車(chē)床加工，車(chē)床加工是機(jī)械加工的一部份。車(chē)床加工主要用車(chē)刀對(duì)旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行車(chē)削加工。在車(chē)床上還可用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進(jìn)行相應(yīng)的加工。車(chē)床主要用于加工軸、盤(pán)、套和其他具有回轉(zhuǎn)表面的工件，是機(jī)械制造和修配工廠(chǎng)中使用最廣的一類(lèi)機(jī)床加工。

車(chē)刀是用于車(chē)削加工的、具有一個(gè)切削部分的刀具。車(chē)刀是切削加工中應(yīng)用最廣的刀具之一。車(chē)刀的工作部分就是產(chǎn)生和處理切屑的部分，包括刀刃、使切屑斷碎或卷攏的結(jié)構(gòu)、排屑或容儲(chǔ)切屑的空間、切削液的通道等結(jié)構(gòu)要素。

顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料兼具鈦合金與非金屬增強(qiáng)體的綜合性能，與基體鈦合金相比，具有更高的比強(qiáng)度、比剛度，優(yōu)異的抗蠕變、耐高溫等極佳的物理性能和力學(xué)性能，在航空航天、電子信息及半導(dǎo)體照明和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域有著重大且迫切的戰(zhàn)略需求。

顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的切削加工性比鈦合金更差。聚晶金剛石刀具具有硬度高、抗壓強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性及耐磨性好等特性，可在高速切削中獲得很高的加工精度和加工效率。

在車(chē)削加工中，切削溫度是切削過(guò)程的一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)，它直接反映了切削過(guò)程中切削熱的產(chǎn)生，影響到切削力、已加工表面質(zhì)量、刀具磨損、刀具壽命、加工成本和加工效率。

聚晶金剛石刀具具有導(dǎo)熱系數(shù)高、傳熱快、切削溫度不易測(cè)量的特性，無(wú)法用傳統(tǒng)快加熱標(biāo)定方法對(duì)聚晶金剛石刀具的熱電偶標(biāo)定。因此在聚晶金剛石刀具車(chē)削加工中不可避免地要遇到切削溫度測(cè)量的問(wèn)題。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究人員針對(duì)聚晶金剛石刀具溫度標(biāo)定開(kāi)展了一些研究，取得了一些進(jìn)展。目前常用的方法有自然熱電偶標(biāo)定法、紅外輻射法測(cè)溫等方法。自然熱電偶法的刀具和工件，組成自然熱電偶的材料副，通過(guò)測(cè)量熱電偶兩端的熱電勢(shì)，確定切削區(qū)域的溫度。紅外輻射法測(cè)溫根據(jù)物體表面輻射出的熱能，測(cè)量物體表面的溫度。但由于聚晶金剛石刀具硬度高、導(dǎo)熱快等特性，在切削過(guò)程中不宜采用上述方法進(jìn)行測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種聚晶金剛石刀具車(chē)削鈦基復(fù)合材料溫度的測(cè)量方法，旨在解決上述問(wèn)題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種聚晶金剛石刀具車(chē)削鈦基復(fù)合材料溫度的測(cè)量方法，包括以下步驟：

步驟一：利用標(biāo)定方法標(biāo)定出硬質(zhì)合金——顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的熱電偶標(biāo)定曲線(xiàn)；

步驟二：搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，利用硬質(zhì)合金刀具對(duì)顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料開(kāi)展車(chē)削試驗(yàn)，測(cè)量硬質(zhì)合金刀具車(chē)削顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的熱電勢(shì)，并根據(jù)所述步驟一換算成切削溫度；所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括用于安裝紅外測(cè)溫儀的固定架，該固定架自下而上依次包括底座、調(diào)節(jié)桿及安裝頭，所述安裝頭球鉸連接于所述調(diào)節(jié)桿的頂部；

步驟三：測(cè)量車(chē)削時(shí)切屑某固定流出點(diǎn)的紅外測(cè)量溫度；

步驟四：以自然熱電偶測(cè)得的切削溫度為標(biāo)準(zhǔn)，將測(cè)得的所述切削溫度與標(biāo)準(zhǔn)切削溫度進(jìn)行比對(duì)，得出紅外測(cè)量溫度與標(biāo)準(zhǔn)切削溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

步驟五：將車(chē)削刀具換成聚晶金剛石刀具進(jìn)行車(chē)削，測(cè)得紅外測(cè)量溫度，通過(guò)所述步驟四得出的溫度關(guān)系獲得該條件下的車(chē)削溫度；同時(shí)測(cè)量聚晶金剛石刀具與顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的熱電勢(shì)；

步驟六：擬合出聚晶金剛石刀具——顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的標(biāo)定曲線(xiàn)。

進(jìn)一步地，還包括步驟七：測(cè)量自然熱電偶的熱電勢(shì)并通過(guò)標(biāo)定曲線(xiàn)換算出對(duì)應(yīng)的切削溫度。

進(jìn)一步地，在所述步驟二中采用自然熱電偶方法測(cè)量硬質(zhì)合金刀具車(chē)削顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的熱電勢(shì)。

進(jìn)一步地，在所述步驟三中利用紅外測(cè)溫儀發(fā)出的紅外光束對(duì)準(zhǔn)車(chē)削時(shí)切屑某固定流出點(diǎn)，得出紅外測(cè)量溫度。

進(jìn)一步地，在所述步驟三中紅外測(cè)溫儀采用固定的發(fā)射率。

進(jìn)一步地，在所述步驟五中將車(chē)削刀具換成聚晶金剛石刀具進(jìn)行車(chē)削后保持紅外測(cè)溫儀安裝及測(cè)量位置不變。

進(jìn)一步地，在所述步驟五中采用自然熱電偶法測(cè)量聚晶金剛石刀具與顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的熱電勢(shì)。

進(jìn)一步地，在所述步驟六中通過(guò)多元回歸擬合的方法進(jìn)行擬合。

進(jìn)一步地，在所述步驟六中通過(guò)變換不同車(chē)削速度、進(jìn)給量及切削深度獲取多個(gè)熱電勢(shì)與車(chē)削溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系之后再進(jìn)行擬合。

進(jìn)一步地，所述調(diào)節(jié)桿包括頂桿、底桿及調(diào)節(jié)套，所述頂桿及底桿沿豎向滑動(dòng)連接，所述調(diào)節(jié)套設(shè)于頂桿及底桿的外部，調(diào)節(jié)套的下段與所述底桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接，調(diào)節(jié)套的上段與頂桿螺接。