Разработка установки для измерения температуры резания с помощью тензодатчиков

Тензометрический       измерительный       преобразователь – параметрический резистивный преобразователь, который преобразует деформацию твердого тела, вызванную приложенным к нему механическим напряжением, в электрический сигнал.

В    современном    виде тензометрический    измерительный преобразователь конструктивно представляет собой тензорезистор, чувствительный элемент которого выполнен из тензочувствительного материала (проволоки, фольги), закрепленный с помощью связующего клея на исследуемой детали (рисунок 1). Для присоединения чувствительного элемента в электрическую цепь в тензорезисторе имеются выводные проводники. Некоторые конструкции тензорезисторов для удобства установки имеют подложку, расположенную между чувствительным элементом и исследуемой деталью, а также защитный элемент, расположенный поверх чувствительного элемента[1].

Рисунок 1- Тензорезистор

Схема тензопреобразователя:  1- чувствительный элемент; 2- связующее; 3- подложка; 4- исследуемая деталь; 5- защитный элемент; 6-узел пайки (сварки); 7- выводные проводники

При всем многообразии задач, решаемых с помощью тензометрических измерительных преобразователей, можно выделить две основные области их использования:

• 1.    исследования физических свойств материалов, деформаций и напряжений в деталях и конструкциях;

• 2.    применение тензодатчиков для измерения механических величин, преобразуемых в деформацию упругого элемента.

Для первого случая характерно значительное число точек тензометрирования, широкие диапазоны изменения параметров окружающей среды, а также невозможность градуировки измерительных каналов. В данном случае погрешность измерения составляет 2-10%.

Во втором случае датчики градуируются по измеряемой величине и погрешности измерений лежат в диапазоне 0,5-0,05%.

Широкое распространение тензодатчиков объясняется целым рядом их достоинств:

• 1.    малые габариты и вес;

• 2.    малоинерционость, что позволяет применять тензодатчики как при статических, так и при динамических измерениях;

• 3.    обладают линейной характеристикой;

• 4.    позволяют дистанционно и во многих точках проводить измерения;

• 5.    способ установки их на исследуемую деталь не требует сложных приспособлений и не искажает поле деформаций исследуемой детали.

В данной работе представлена лабораторная установка для измерения температуры резания.При резании почти вся механическая энергия, затрачиваемая на деформирование, разрушение и трение, переходит в тепловую. Наиболее распространенными являются методы, позволяющие измерять температуру отдельных участков зоны резания и режущего инструмента. К ним относятся: методы термопар и рентгеноструктурного анализа, радиационно-оптический метод.

В связи с усовершенствованием тензодатчиков на сегодняшний день мы можем их использовать для измерения температуры резания. Лабораторная установка представляет собой станок с прикрепленным к резцу тензодатчиком (рисунок 2).Датчик соединен с резцом через металлический цилиндр, чтобы передавать температуру от резца к тензодатчику.

Рисунок 2 - Тензодатчик

Исследования процессов теплообразования при резании позволили определить направление и интенсивность тепловых потоков, градиенты температур в контактных областях и характеристики температурного поля в зоне резания, деталью и окружающей средой, а также получить качественное и количественное представление о тепловом балансе при резании различных материалов. Знание этих закономерностей имеет большое значение для рационального конструирования и эксплуатации режущих инструментов, применения эффективных методов смазки и охлаждения, повышения точности и качества поверхности обработанных деталей.