化爆材料的新型动态切削温度及切削力测试系统的研发
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摘要
由于化爆材料的不均匀性，其内部随机分布着硬质点。切削过程中，当切到某个硬质点时，会突然产生大量的切削热而使工件出现瞬时高温脉冲，当这一瞬时高温超出一定的范围时，会引爆工件而发生危险。本文运用半人工热电偶的测温方法实现了对动态切削温度的实时测量，从而为军工企业选择合理的切削用量来提高加工效率提供了理论依据。
本研制工作包括以下主要内容：测温传感器的结构设计、加工、制作(包括试验所需的各种夹具设计与制作)，静态标定、动态标定，冷端补偿及信号调理器的制作，测试系统软件设计与集成，模拟切削实验、现场切削实验数据处理及结果等。
采用双刀片法研制的半人工热电偶加超前网络以后，响应速度达到5ms以内，具有灵敏度高，动态响应快的特点，能快速并准确地响应被测试件的切削温度。线性好，在0～620℃范围内线性拟合误差小于0.3％。运用ActiveX技术开发的动态切削温度及切削力测试系统界面友好，可操作性强。最后通过模拟切削试验和现场切削试验，我们得出以下结论。对于化爆材料而言，影响切削温度的主要因素是切削深度，其次是切削速度，而进给量对切削温度的影响不显著。
Due to the asymmetry of explosive chemical material, there are many hard points scattered in its interior. During the cutting process, when the cutting tool hits the hard points, the heat generation will increase at the cutting edge of the tool and a sudden heat pulse will occur at this moment. If the maximum of the heat pulse exceeds a certain range, it may cause the work piece to explode. This paper presents a new temperature testing method to measure the cutting temperature dynamically by using semi-thermocouple technology. And the result can be used in power mills to help enhance the machining efficiency by choosing the most optimized cutting conditions.
A great effort has been made to the following aspects: structure designing, machining and manufacture of the temperature sensor (including the jig designing and machining), static calibration, dynamical calibration, cold junction compensation and signal-adjustment box, software designing and integration, simulated cutting experiment and on-the-spot cutting experiment.
After adopting phase-leading network, double-blade semi-thermocouple' s responding time will be less than 5 ms. It has a good sensitivity and very fast responding speed which can measure the temperature of the work piece accurately and quickly. The quantity measured will vary linearly with temperature. The error of the linear fit is less than 0.3% among the range of 0~ 620癈.The user' s software interface of the cutting temperature and cutting force system, which adopted the ActiveX technology, is succinct and maneuverable. Through the simulated cutting experiment and on-the-spot cutting experiment, the result presents that with respect to the explosive chemical material, the main factor, which affect the cutting temperature of the tool, is the depth of cut. Next is cutting speed. And the feed rate has little contribution to the rise of temperature.
本研制工作包括以下主要内容：测温传感器的结构设计、加工、制作(包括试验所需的各种夹具设计与制作)，静态标定、动态标定，冷端补偿及信号调理器的制作，测试系统软件设计与集成，模拟切削实验、现场切削实验数据处理及结果等。
采用双刀片法研制的半人工热电偶加超前网络以后，响应速度达到5ms以内，具有灵敏度高，动态响应快的特点，能快速并准确地响应被测试件的切削温度。线性好，在0～620℃范围内线性拟合误差小于0.3％。运用ActiveX技术开发的动态切削温度及切削力测试系统界面友好，可操作性强。最后通过模拟切削试验和现场切削试验，我们得出以下结论。对于化爆材料而言，影响切削温度的主要因素是切削深度，其次是切削速度，而进给量对切削温度的影响不显著。
Due to the asymmetry of explosive chemical material, there are many hard points scattered in its interior. During the cutting process, when the cutting tool hits the hard points, the heat generation will increase at the cutting edge of the tool and a sudden heat pulse will occur at this moment. If the maximum of the heat pulse exceeds a certain range, it may cause the work piece to explode. This paper presents a new temperature testing method to measure the cutting temperature dynamically by using semi-thermocouple technology. And the result can be used in power mills to help enhance the machining efficiency by choosing the most optimized cutting conditions.
A great effort has been made to the following aspects: structure designing, machining and manufacture of the temperature sensor (including the jig designing and machining), static calibration, dynamical calibration, cold junction compensation and signal-adjustment box, software designing and integration, simulated cutting experiment and on-the-spot cutting experiment.
After adopting phase-leading network, double-blade semi-thermocouple' s responding time will be less than 5 ms. It has a good sensitivity and very fast responding speed which can measure the temperature of the work piece accurately and quickly. The quantity measured will vary linearly with temperature. The error of the linear fit is less than 0.3% among the range of 0~ 620癈.The user' s software interface of the cutting temperature and cutting force system, which adopted the ActiveX technology, is succinct and maneuverable. Through the simulated cutting experiment and on-the-spot cutting experiment, the result presents that with respect to the explosive chemical material, the main factor, which affect the cutting temperature of the tool, is the depth of cut. Next is cutting speed. And the feed rate has little contribution to the rise of temperature.
引文
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