[发明专利]一种聚晶金刚石刀具车削钛基复合材料温度的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体而言，涉及一种聚晶金刚石刀具车削钛基复合材料温度的测量方法。

背景技术

车削即车床加工，车床加工是机械加工的一部份。车床加工主要用车刀对旋转的工件进行车削加工。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床加工。

车刀是用于车削加工的、具有一个切削部分的刀具。车刀是切削加工中应用最广的刀具之一。车刀的工作部分就是产生和处理切屑的部分，包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。

颗粒增强钛基复合材料兼具钛合金与非金属增强体的综合性能，与基体钛合金相比，具有更高的比强度、比刚度，优异的抗蠕变、耐高温等极佳的物理性能和力学性能，在航空航天、电子信息及半导体照明和交通运输等领域有着重大且迫切的战略需求。

颗粒增强钛基复合材料的切削加工性比钛合金更差。聚晶金刚石刀具具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性，可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。

在车削加工中，切削温度是切削过程的一项重要的性能指标，它直接反映了切削过程中切削热的产生，影响到切削力、已加工表面质量、刀具磨损、刀具寿命、加工成本和加工效率。

聚晶金刚石刀具具有导热系数高、传热快、切削温度不易测量的特性，无法用传统快加热标定方法对聚晶金刚石刀具的热电偶标定。因此在聚晶金刚石刀具车削加工中不可避免地要遇到切削温度测量的问题。

近年来，国内外研究人员针对聚晶金刚石刀具温度标定开展了一些研究，取得了一些进展。目前常用的方法有自然热电偶标定法、红外辐射法测温等方法。自然热电偶法的刀具和工件，组成自然热电偶的材料副，通过测量热电偶两端的热电势，确定切削区域的温度。红外辐射法测温根据物体表面辐射出的热能，测量物体表面的温度。但由于聚晶金刚石刀具硬度高、导热快等特性，在切削过程中不宜采用上述方法进行测量。

发明内容

本发明提供了一种聚晶金刚石刀具车削钛基复合材料温度的测量方法，旨在解决上述问题。

本发明是这样实现的：

一种聚晶金刚石刀具车削钛基复合材料温度的测量方法，包括以下步骤：

步骤一：利用标定方法标定出硬质合金——颗粒增强钛基复合材料的热电偶标定曲线；

步骤二：搭建实验平台，利用硬质合金刀具对颗粒增强钛基复合材料开展车削试验，测量硬质合金刀具车削颗粒增强钛基复合材料的热电势，并根据所述步骤一换算成切削温度；所述实验平台包括用于安装红外测温仪的固定架，该固定架自下而上依次包括底座、调节杆及安装头，所述安装头球铰连接于所述调节杆的顶部；

步骤三：测量车削时切屑某固定流出点的红外测量温度；

步骤四：以自然热电偶测得的切削温度为标准，将测得的所述切削温度与标准切削温度进行比对，得出红外测量温度与标准切削温度的对应关系；

步骤五：将车削刀具换成聚晶金刚石刀具进行车削，测得红外测量温度，通过所述步骤四得出的温度关系获得该条件下的车削温度；同时测量聚晶金刚石刀具与颗粒增强钛基复合材料的热电势；

步骤六：拟合出聚晶金刚石刀具——颗粒增强钛基复合材料的标定曲线。

进一步地，还包括步骤七：测量自然热电偶的热电势并通过标定曲线换算出对应的切削温度。

进一步地，在所述步骤二中采用自然热电偶方法测量硬质合金刀具车削颗粒增强钛基复合材料的热电势。

进一步地，在所述步骤三中利用红外测温仪发出的红外光束对准车削时切屑某固定流出点，得出红外测量温度。

进一步地，在所述步骤三中红外测温仪采用固定的发射率。

进一步地，在所述步骤五中将车削刀具换成聚晶金刚石刀具进行车削后保持红外测温仪安装及测量位置不变。

进一步地，在所述步骤五中采用自然热电偶法测量聚晶金刚石刀具与颗粒增强钛基复合材料的热电势。

进一步地，在所述步骤六中通过多元回归拟合的方法进行拟合。

进一步地，在所述步骤六中通过变换不同车削速度、进给量及切削深度获取多个热电势与车削温度的对应关系之后再进行拟合。

进一步地，所述调节杆包括顶杆、底杆及调节套，所述顶杆及底杆沿竖向滑动连接，所述调节套设于顶杆及底杆的外部，调节套的下段与所述底杆转动连接，调节套的上段与顶杆螺接。