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切削温度测量方法综述

来源：信息中心　时间：2009-2-1 10:13:47

1 引言

在机械制造业中，虽然已发展出各种不同的零件成型工艺，但目前仍有90%以上的机械零件是通过切削加工制成。在切削过程中，机床作功转换为等量的切削热，这些切削热除少量逸散到周围介质中以外，其余均传入刀具、切屑和工件中，刀具、工件和机床温升将加速刀具磨损，引起工件热变形，严重时甚至引起机床热变形。因此，在进行切削理论研究、刀具切削性能试验及被加工材料加工性能试验等研究时，对切削温度的测量非常重要。测量切削温度时，既可测定切削区域的平均温度，也可测量出切屑、刀具和工件中的温度分布。常用的切削温度测量方法主要有热电偶法、光辐射法、热辐射法、金相结构法等。

2 切削温度测量方法

热电偶法
当两种不同材质组成的材料副(如切削加工中的刀具—工件)接近并受热时，会因表层电子溢出而产生溢出电动势，并在材料副的接触界面间形成电位差(即热电势)。由于特定材料副在一定温升条件下形成的热电势是一定的，因此可根据热电势的大小来测定材料副(即热电偶)的受热状态及温度变化情况。采用热电偶法的测温装置结构简单，测量方便，是目前较成熟也较常用的切削温度测量方法。根据不同的测量原理和用途，热电偶法又可细分为以下几种：

摘要：对目前常用的切削温度测量方法进行了综合评述，介绍了各种测温方法的基本原理、优缺点及适用范围。

E——物体辐射单元单位面积的辐射能量(W/m²)

e——物体辐射单元表面辐射率(取决于物体表面性质)

s——斯蒂芬—波尔兹曼常数(s=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①只能测量600℃以上的温度；②样件制作相当繁琐；③属事后破坏性测量，不便于在生产现场推广应用；④所确定的切削温度分布状态属于定量分析；⑤设备复杂，技术难度高，实际应用受到一定限制。

其它方法

除上述切削温度测量方法外，常见的测温方法还有显微硬度分析法、量热法、涂色法等。显微硬度分析法是将刀具、工件和切屑在不同温度下呈现不同硬度的基本原理进行逆向应用，根据材料受热后的显微硬度间接测知其切削温度。量热法是将受热后的刀具、切屑或工件浸入水中并测定水温的升高，根据水的温升计算刀具、切屑或工件的温度。这种方法常用于测定金属切削过程中进入刀具、切屑或工件的热量百分比。另一方法是将刀具沿切屑流出方向对称剖开，在剖面上涂上可在一定温度下熔解的微细金属粉末，然后将刀具合拢固定进行切削，切削完后再将刀具分离开，通过观察微细粉末熔化区域来确定刀具内部切削温度的分布情况。

此外，还可用涂色法确定切削温度，但该方法测量精度较低。

3 结语

综上所述，各种测量切削温度的方法各有其优缺点和不同的适用范围。因此，在实际应用中应根据具体情况选用最适当的切削温度测试方法。此外，为了在生产现场对切削温度进行更精确、更方便、更及时的测量，还需要对切削温度测量方法作进一步深入研究和改进完善。

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