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【木材切削原理与刀具】(43)一一刀具温度的测

作者:admin 时间:2019-09-28

  由于木材切削速度很高,且温度显著上升的部位仅发生在刀具刃口非常微小的区域内,而干燥的木材又是绝缘体,因此金属切削中常用的测定刀具和切屑接触面温度的方法,如刀具一试件热电偶法,在木材切削中是无法使用的,所以直接测定木材切削刀具某点的温度,尤其是刃口温度,一般是非常困难的。

  刀具温度测定一般是将热电偶或热电阻传感器粘贴或焊接在刀具上进行的。这种方法虽然简便,但测定时必须要停止刀具的运动,因为元件热容量产生的温度场混乱及响应滞后的影响,要准确测定刀具和刀刃的温度也是很困难的。不过如果用极细的热电偶,使元件热容量尽量地减小,也可以在温度场不发生混乱的条件下实现高响应的测定。

  利用物体发射的热量来测定物体温度的仪器是辐射温度计,辐射温度计可在不扰乱温度场的情况下,以非接触的方式测定刀具的温度。如远红外线温度测量仪,其可获得非常灵敏、精确的测量结果。

  图1-22中使用的是细热电偶,细热电偶测定单个锯齿非连续直角自由切削时,锯齿上5个点的温度结果表明,锯齿在非连续切削的一个周期内出现了显著的温度上升与下降,温度在锯齿脱离切屑后迅速降低。切削速度为20m/s的锯齿刃口附近的温度可达到200℃左右的峰值,并在10℃的幅度范围内变化,切削速度为57ms的铣刀刃口侧面的最高温度可达到300℃,温度沿圆锯片半径方向从中心到外缘呈指数关系分布并逐渐升高。

  刀刃的硬度是通过淬火和回火获得的,用高于回火温度的温度(150-200℃,合金刀具钢100~500℃,高速刀具钢550℃附近)对刀具材料加热和冷却,刀具的硬度会出现明显的降低,加热温度越高硬度的降低越明显。因此通过切削过程中刀具硬度的变化可推测切削时刀具的温度,如圆柱形铣刀刀刃附近的温度是370-380℃(切削速度44m/s),钻头端部的温度是460℃(钻削速度3.lm/s)。高速钢和斯特立合金红热硬性不同,在切削速度20~25m/s时,比较两者的刃口的磨损量,可以推测刃口表面的温度至少达到500℃。

  木材切削时,推测刀具刃口的温度可达到500℃,但在不同的切削条件下,刀具的最高温度会达到多高,目前还不是很清楚。这方面的理论分析和试验研究还需进一步进行,比较中密度纤维板切削中所用的硬质合金刀具和高温处理的硬质合金表面的形态和成分,可推测中密度纤维板切削刀具的表面温度可达1000℃,甚至更高。

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