铣削测温系统设计开题报告(2)
(3)半人工热电偶法：将热电偶法和人工热电偶法结合起来组成的。半人工 热电偶是将一根热电敏感材料金属丝（如康铜）焊在待测温点上作为一极、以工件 材料或刀具材料作为另一极而构成的热电偶。釆用该方法测量切削温度的工作原理 与自然热电偶法和人工热电偶法相同。由于半人工热电偶法测温时采用单根导线连 接，不必考虑绝缘问题，因此得到了较广泛的应用。
光热辐射法
光热辐射法测量切削温度的原理是：刀具、切屑和工件材料受热时都会产生一 定强度的光热辐射，且辐射强度随温度升高而加大，因此可通过测量光热辐射的能 量间接测定切削温度。常用的光热辐射法有以下2类：
（1）辐射高温计法：使用红外辐射高温计来测定刀具或工件表面的温度分布。
探测器将接收的红外线转换为电信号，经线性化处理后即可获得相应的温度 值。但红外辐射高温计只限于测量刀具或工件外表面的温度。
（2）红外热像仪法：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。红 外热像仪测温法具有直观、简便、可远距离非接触监测等优点，在恶劣环境下测量 物体表面温度时具有较大优越性。
此外，测量切削温度的光热辐射方法还有红外照相法、红外聚光法，PbS光能电池法、双色高温计测量法等。
3.金相结构法
（1）金相结构法：是基于金属材料在高温下会发生相应的金相结构变化这一 原理进行测温的。但这种方法的应用范围局限于金属材料制成的刀具，并且只有在 高温下才能观察到材料明显的组织结构变化；此外观测和分析的工作量也较大。
（2）扫描电镜法：测量切削温度是用扫描电镜观测刀具预定剖面显微组织的 变化，并与标准试样对照，从而确定刀具切削过程中所达到的温度值。测定切削温 度的分辨率和确定温度分布的准确性均很高。但扫描电镜法也存在以下缺点：只 能测量600摄氏度以上的温度；样件制作相当繁琐；属事后破坏性测量，不便于在生产现场推广应用；所确定的切削温度分布状态属于定量分析；设备复杂，技术难度高，实际应用受到一定限制。
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。
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
1.2.2测量方法国内外的发展
在20世纪80年代初，哈尔滨工业大学袁哲俊教授就对切削温度测量进行了研
究，利用半人工热电偶法、红外照相法和红外点温度计法对切削区的温度进行了测
量。中国工程物理研究院机械制造工艺研究所陈东生等用红外测温仪在线监测精密加工过程中车削工件的温度场，对在线监测温度系统进行设计并针对车削工件温度监测准确度进行分析。
日本学者Ueda用光纤和砷化铟（toAs)红外光子探测器，测量了研磨砂轮表面磨粒的温度。随后Ueda用InSb红外检测单元，设计了另外一个红外高温计，测量了金刚石砂轮磨削硬质合金时的工件表面温度。华侨大学的徐西鹏教授已将红外光纤测温法应用于石材磨削温度的测量。东南大学的史金飞博士采用红外探测器采集磨屑流热辐射信号来测量磨削区的温度。广西大学的曾盛绰教授釆用光纤红外测温仪对磨削火花信号进行了系统、定量的分析与实验，实现磨削区温度的在线有效测量。
R.C.Dewes和E.Ng等用人工热电偶法和红外热像仪法对铣削温度进行了试验研究。华南理工大学的全燕鸣和乐有树用自然热电偶法对铣削温度进行了实验研究西北工业大学的张明贤等釆用红外辖射测温技术对铝合金铣削温度进行了间接的、相似的、直观的测量，得到了相对温度和温度场。但相对温度并不能反映真实的铣削温度。上海交通大学范伟等利用红外温度传感器，实现了切削区温度的 远距离非接触式釆集，并通过铣削试验探索了不同切削参数下刀具后刀而磨损与切 削温度之间的关系。上海交通大学的陈明等通过传热反求算法，可以根据红外热 像仪的测量结果求得铣削过程切削区各点的温度值。华北工学院的武文革等用半 人工热电偶法实现了瞬态铣削温度测量。
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