SU1101687A1 - Устройство дл измерени температуры нагрева вращающихс деталей при механической обработке - Google Patents

Description

Од

00 Изобретение относитс  к радиацио ной пирометрии и может быть использ вано во всех област х машиностроени , например дл  контрол  температур в зоне резани  при механической обработке и особенно эффективно дл  контрол  и управлени  процессом обработки в режиме адаптивного упра лени  при плазменно-механической об работке. . Известно устройство дл  измерени  температуры нагрева деталей при механической обработке в виде специального инструмента, состо щег из режущей пластинки, выполненной и прозрачного дл  ИК-лучей материала, и державки с отверстием. Ось отв.ерсти  проходит через площадку контак та инструмента со стружкой. В отверстие вставлен световод, к которому присоединено устройство регист рации 1. Недостатком этого устройства  вл  етс  то, чч-о измерение температуры возможно только при применении резцов с прозрачными дл  ИК-излучени  режущими пластинами, а также то, что требуетс  сложна  дополнительна  обработка резца. Кроме того, при этом измер етс  температура в зо не контакта инструмента со стружкой котора  из-за трени  стружки об инструмент, на 200-400 С вьапе, чем температура в зоне упруго-пластических деформаций. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  уст ройство дл  измерени  температуры нагрева вращающихс  деталей при механической обработке, содержащее державку со световодом и присоединенным к нему приемником излучени  22 . Недостатком известного устройства  вл етс  то, что температура в зоне упруго-пластической деформации измер етс  им с большой погрешностью Цель изобретени  - повышение точности измерени  температуры в зоне упруго-пластической деформации. Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройстве дл  измерени  темпе ратуры нагрева вращающихс - деталей при механической обработке, содержащем державку со световодом и св за ный с ним приемник излучени , держав ка содержит датчик перемещени  и более чем один световод, каждый из которых св зан с -соответствующим приемником излучени , причем световоды расположены в одной плоскости, параллельной плоскости вращени  детали и проход щей через точку резани , а выходы приемников излучени  и датчика перемещени  соединены со входами вычислительного устройства. На фиг.1 изображена технологическа  схема механической обработки и устройства дл  измерени  температуры с трем  световодамиi на фиг.2 график экстрапол ции результатов измерений в недоступную дл  пр мых измерений область упруго-пластической деформации обрабатываемой детали. Устройство (фиг.1) содержит державку 1, в которой фиксируютс , например, с помощью эпоксидной смолы, гибкие световоды 2, блоки 3 преобразовани  световых сигналов в электрические , включающие-в себ  фотоэлектрические приемники, например-фотодиоды или фотоэлектронные умножетели, и усилительную схему, при этом выходы блоков 3 преобразовани  подключаютс  к входу вычислительного устройства 4, к которому подаютс  сигналы от датчика 5 перемещени  режущего инструмента 6 и блока 7 ввода начальной информации , блок 8, который  вл етс  устройством индикации, измер емые участки 9, деталь 10, зону 11 резани . Устройство работает следующим образом . ИК-излучение с измер емых участков 9 обрабатываемого материала детали 10 по световодам 2 поступает в блоки 3, где оптическое излучение преобразуетс  в электрические сигналы интенсивности, а последние поступают на вычислительное устройство 4, Туда же с блока 7 ввода информации вручную занос т начальные данные о рассто ни х от зоны 11 резани  до проекции замер емых участков 9 на измерительное устройство ( Х , X 2 , 3 а также информацию о начальном поло-жении резца. Вычислительное устройство 4 по сигналам интенсивности с блоков 3 вычисл ет температуру дл  каждого из измер емых участков 9, а по ним температуру в зоне t1 резани . Определение температуры в зоне 11, недоступной дл  пр мых измерений, производитс  экстрапол цией измеренных температур на- участках 9 по установленному заранее любым известным методом закону. Вид такой функции изменени  температуры Т в зависимости от рассто ни  S от зоны 11 упругопластической деформации показан на ФиГ 2. Зна  заранее параметры заданной экстрапол1 рующей функции по отношению измен ющихс  в процессе обработ ки рассто ний S между замер емыми точками и зоной 11 резани  (упругопластических деформаций).определ ют температуру, соответствующую тем пературе в зоне 11 резани . Рассто  ни  3 могут быть вычислены по формуле 5 Rc.rcsin(|-), где R - радиус детали (определенный из начальной уставовки и показаний датчика 5 перемещени  режущего инст мента 6), X - проекци  замер емой точки на измерительное устройст Вычисленное значение температуры выводитс  на блок индикации. В качестве экстраполирующей функции бер с  экспонента , Y(s|Mexp fc(s-5,) / где А, S(j , Ь - параметры, .а дл более точных измерений - полином, коэффициенты которого определ ютс . с помощью предварительных модельньгх расчетов с учетом теплофизических свойств материала, теплопередачи и излучени  в окружающую среду. При измерении температуры в трех точках в плоскости резани  с применением в качестве световодов кварцевого стекловолокна, а в качестве приемников ИК-излучени  - фотоэлектронных умножителей, защищенных от постороннего света интерференционным светофильтром (на длину волны пропускани  10000 А) достигаетс  точность определени  температуры в зоне резани  3-5% в диапазоне 1001000 С (точность определена путем сравнени  расчетных величин с резуль; татами пр мых измерений, выполненных методом скольз щей термопары ) при времени измерений 10 с; Кроме того, измерительный блок может быть вынесен столь далеко, что на результаты измерений не будут вли ть электромагнитные пол , вибрации, излучени , существующие вблизи измер емого объекта. Применение предлагаемого устройства может существенно повысить стой .кость инструмента, так как известно , что превьппение температуры на 100 С над оптимальной приводит к снижению стойкости режущего инструмента , например из Ст.45Г17ЮЗ и Си.ПЗЛФ в 2-4 раза. Кроме того, точность измерени  температуры предлагаемым устройством достаточна дл  создани  системы адаптивного управлени  по температуре при обработке жаропрочных материалов с термическим разупрочнением, что позвол ет повысить производительность на 30-40%.

Claims (1)

1. (.57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ. ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НАГРЕВА ВРАЩАЮЩИХСЯ ДЕТАЛЕЙ ПРИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ, со держащее державку со световодом и связанный с ним приемник излучения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения температуры в зоне упруго-пластической деформации., державка содержит датчик перемещения и более чем один световод, каждый из которых связан с соответствующим приемником излучения, причем световоды расположены в одной плоскости, параллельной плоскости вращения детали и проходящей через точку резания, а выходы приемников излучения й датчика перемещения соединены с входами вычислительного устройства.