夹丝半人工非标热电偶在铣削温度测量中的应用研究

　　铣削温度是工艺研究的一个重点问题，而被测点温度的实时动态测量是其关键技术。目前在实验过程中用来测量切削温度的方法常用的主要有: 热电偶法、光热辐射法、金相结构法等[1]。

　　热电偶法因其具有实验装置结构简单、测量方便的特点，成为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，热电偶法可细分为以下几种[2]: ( 1) 自然热电偶法。这种方法简便可靠，可方便地研究切削条件 ( 如切削速度、进给量等) 对切削温度的影响，但它只能测定切削区域的平均温度，无法测得切削区指定点的温度，同时，当刀具材料或工件材料变换后，热电偶的热电特性曲线也必须重新标定; ( 2) 人工热电偶法。人工热电偶法可用于测量刀具、切屑和工件上指定点的温度，可测得温度分布场和最高温度点的位置。其主要优点是: 对于特定的人工热电偶材料只需标定一次，热电偶材料可灵活选择。但由于将人工热电偶埋入超硬刀具材料 ( 如陶瓷、PCBN、PCD 等) 内比较困难，因此限制了该方法的推广应用; ( 3) 半人工热电偶法。这种方法是由自然热电偶法和人工热电偶法结合组成的。

　　文中采用的测温方法是半人工非标准热电偶法。

　　1 夹丝半人工非标热电偶测温法

　　热电偶的工作原理[3]是: 当两种材料不同的导体两端连接成回路时，由于接合点温度不同，会在回路里产生热电流的物理现象，这种现象称为温差电效应或塞贝克效应。

　　为了准确测得铣削过程中的铣削温度，实验中采用夹丝半人工非标准热电偶测温方法，测量示意图如图1 所示。

　　该方法测量切削温度的过程是: 首先将康铜丝压扁至小于 0. 1 mm 的厚度，制成热电偶康铜箔片，由于不同材料的热电效应会在回路中产生热电势，为保证康铜丝与工件间构成半人工热电偶回路，必须使康铜箔片与工件间绝缘、工件与夹具间绝缘，以及两工件间的夹持可靠，康铜箔片的引出线连接自制的温度信号放大器的一极，工件材料远离加工区的一端接放大器的另一极，同时也作为热电偶的冷端。当热电偶丝被切断时，刀具与工件及热电偶间瞬时接触，造成温升，康铜丝与试样的接触点形成了热电偶的热端，使回路中产生热电效应。通过测量热电偶的热电势而间接得到切削时的切削温度。

　　2 热电偶的标定方法[2，4]

　　文中的被加工材料分别为铝合金 LF5 和铝合金6063T6。由于铝合金 LF5 - 康铜和铝合金 6063T6 - 康铜不是标准热电偶，而且目前也没有其温度与热电势之间的关系数据，所以需要标定出这两对热电偶的热电特性数据，得到该热电偶的热电势与温度之间的对应关系，为进一步测量这两种铝合金材料的铣削温度提供可靠的数据。标定实验所得到的热电特性数据的准确性将直接影响到铣削温度测量结果的准确性。