2.2.2.2刀具溫度的測定

由于木材切削速度很高,且溫度顯著上升的部位僅發(fā)生在刀具刃口非常微小的區(qū)域內(nèi),而干燥的木材又是絕緣體,因此金屬切削中常用的測定刀具和切屑接觸面溫度的方法,如刀具一試件熱電偶(tol- work thermocouple)法,在木材切削中是無法使用的,所以直接測定木材切削刀具某點(diǎn)的溫度,尤其是刃口溫度一般是非常困難的。

刀具溫度測定一般是將熱電偶( thermocouple)或熱電阻傳感器( resistance temperature sensor)粘貼或焊接在刀具上進(jìn)行。這種方法雖然簡便,但測定時(shí)必須要停止刀具的運(yùn)動,因?yàn)樵崛萘慨a(chǎn)生的溫度場混亂及響應(yīng)滯后的影響,要準(zhǔn)確測定刀具和刀刃的溫度也是很困難的。不過如果用極細(xì)的熱電偶,使元件熱容量盡量地減小,也可以在溫度場不發(fā)生混亂的條件下實(shí)現(xiàn)高響應(yīng)的測定。

利用物體發(fā)射的熱量測定物體溫度用的輻射溫度計(jì)( radiation thermometer),可在不擾亂溫度場、以非接觸的方式測定刀具的溫度。如遠(yuǎn)紅外線溫度測量儀,可獲得非常靈敏、精確的測量結(jié)果。

圖2-13中是使用細(xì)熱電偶,測定的單個(gè)鋸齒非連續(xù)直角自由切削時(shí),鋸齒上5個(gè)點(diǎn)的溫度,結(jié)果表明在非連續(xù)切削的一個(gè)周期內(nèi)出現(xiàn)了顯著的溫度上升與下降,溫度在鋸齒脫離切削后迅速降低。

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同時(shí)切削速度20m/s的鋸齒刃口附近溫度可達(dá)到200℃左右的峰值,并在100℃的幅度范圍內(nèi)變化,切削速度57m/s的銑刀刃口側(cè)面最高溫度可達(dá)300℃,圓鋸片沿半徑方向溫度從中心到外緣呈指數(shù)關(guān)系分布,逐漸升高。

刀刃的硬度是通過淬火和回火獲得的,用高于回火溫度(碳素鋼150~200℃, 合金刀具鋼100~500℃,高速刀具鋼550℃附近)對刀具材料加熱和冷卻,刀具的硬度會出現(xiàn)明顯的降低,加熱溫度越高硬度的降低越明顯。

因此通過切削過程中刀具硬度的變化可推測切削時(shí)刀具的溫度,如圓柱形銑刀刀刃附近的溫度是370~380℃(切削速度44m/s),鉆頭端部的溫度是460℃(鉆削速度3.1m/s)。高速鋼和斯特立合金紅熱硬性不同,在切削速度20~25m/s時(shí),比較兩者的刃口的磨損量,可以推測刃口表面的溫度至少達(dá)到550℃。

木材切削時(shí),推測刀具刃口溫度可達(dá)到500℃,但在不同的切削條件下,刀具最高溫度會達(dá)到多高,目前還不十分清楚。這方面的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究還需進(jìn)一步進(jìn)行比較中密度纖維板切削所用硬質(zhì)合金刀具和高溫處理的硬質(zhì)合金表面的形態(tài)和成分,可推測中密度纖維板切削刀具表面溫度可達(dá)1000℃,甚至更高。

文章來源：木業(yè)刀鋸聯(lián)盟

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