[go: up one dir, main page]

RU2520291C2 - Natural thermocouple calibration device - Google Patents

Natural thermocouple calibration device Download PDF

Info

Publication number
RU2520291C2
RU2520291C2 RU2012137026/02A RU2012137026A RU2520291C2 RU 2520291 C2 RU2520291 C2 RU 2520291C2 RU 2012137026/02 A RU2012137026/02 A RU 2012137026/02A RU 2012137026 A RU2012137026 A RU 2012137026A RU 2520291 C2 RU2520291 C2 RU 2520291C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cutter
cutting part
emf
thermo
cutting
Prior art date
Application number
RU2012137026/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012137026A (en
Inventor
Игорь Аркадьевич Ефимович
Иван Сергеевич Золотухин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ)
Priority to RU2012137026/02A priority Critical patent/RU2520291C2/en
Publication of RU2012137026A publication Critical patent/RU2012137026A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2520291C2 publication Critical patent/RU2520291C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: device includes a part specimen installed on a mandrel and a cutter, which are insulated from clamping members of the lathe and a cutter holder. With that, the part specimen and the cutting part of the cutter are electrically connected through a current collector and a measuring instrument for recording of thermo-emf. In order to improve measurement accuracy of temperature of the cutting part of the cutter, the device is equipped with an interferometer consisting of a semi-transparent mirror and an optic wedge rigidly attached to the cutter by means of the holder, a recording device of values of thermo-emf and interference images recorded by a video camera, a laser and a collimator to enlarge a beam of coherent monochromic emission. With that, side surface of the cutting part of the cutter is mirror-finished. Transverse slots can be made on periphery of the part specimen.
EFFECT: improving measurement accuracy of temperature of the cutter cutting part.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к вспомогательной измерительной технике, служащей для наблюдения за режущими инструментами, а именно за температурным состоянием режущей части инструмента в процессе резания.The invention relates to auxiliary measuring equipment, which is used to monitor cutting tools, namely, the temperature state of the cutting part of the tool during cutting.

Известно устройство для тарирования естественной термопары деталь-резец, выбранное в качестве прототипа (а.с. СССР №350590, B23B 25/06, опубл. 1972, бюл. №27), которое содержит два одинаковых образца детали, установленных на единую оправку, и два резца с одинаковыми геометрическими параметрами, соответственно обрабатывающих эти образцы. Образцы детали и резцы тщательно изолированы от зажимных и установочных элементов станка. Один резец представляет собой естественную термопару деталь-резец с обрабатываемым образцом. Второй резец выполнен разъемным в плоскости, перпендикулярной оси вращения детали, причем на плоскость разъема нанесена пленка из легкоплавкого металла, по зонам оплавления которого в процессе резания судят о температуре резания. Величина термо-ЭДС естественной термопары регистрируется измерительным прибором, соединенным с обрабатываемым образцом через токосъемник и с обрабатывающим резцом соединительными проводами. Устройство позволяет получить тарировочный график, соотнося значения термо-ЭДС естественной термопары и полей изотерм, полученных на разъемном резце.A device for calibrating a natural thermocouple part-cutter, selected as a prototype (AS USSR No. 350590, B23B 25/06, publ. 1972, bull. No. 27), which contains two identical samples of the parts mounted on a single mandrel, and two cutters with the same geometric parameters, respectively, processing these samples. Part samples and cutters are carefully isolated from the clamping and mounting elements of the machine. One cutter is a natural thermocouple part-cutter with a processed sample. The second cutter is made detachable in a plane perpendicular to the axis of rotation of the part, and a film of fusible metal is applied to the plane of the connector, according to which the cutting temperature is judged by the fusion zones during cutting. The value of the thermo-EMF of a natural thermocouple is recorded by a measuring device connected to the processed sample through a current collector and to the processing cutter by connecting wires. The device allows you to obtain a calibration graph, correlating the values of the thermo-EMF of the natural thermocouple and the fields of isotherms obtained on a detachable cutter.

Недостатками известного устройства являются невысокая точность и большая трудоемкость тарировки, так как для установления функции распределения температур в режущей части инструмента необходимо многократно повторять опыт для получения каждой точки тарировочного графика, а именно периодически снимать инструмент со станка, разбирать его и фиксировать под микроскопом зону оплавления.The disadvantages of the known device are the low accuracy and the great complexity of calibration, since in order to establish the temperature distribution function in the cutting part of the tool, it is necessary to repeat the experiment repeatedly to obtain each point of the calibration graph, namely, periodically remove the tool from the machine, disassemble it and fix the reflow zone under the microscope.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности и снижение трудоемкости тарирования естественной термопары.The objective of the present invention is to improve the accuracy and reduce the complexity of calibration of a natural thermocouple.

Технический результат при решении поставленной задачи заключается в использовании высокоточного бесконтактного интерферометра для измерения поля температур в режущей части резца.The technical result in solving this problem is to use a high-precision non-contact interferometer to measure the temperature field in the cutting part of the cutter.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в известном устройстве для тарирования естественной термопары, которое содержит образец детали, установленной на оправке, и резец, изолированные от зажимных элементов станка и резцедержателя, при этом образец детали и режущая часть резца электрически соединены через токосъемник и измерительный прибор для регистрации термо-ЭДС, особенностью является то, что оно снабжено интерферометром, состоящим из полупрозрачного зеркала и оптического клина, жестко связанного с резцом посредством держателя, средством записи значений термо-ЭДС и интерференционных картин, регистрируемых видеокамерой, лазером и коллиматором для расширения пучка когерентного монохроматического излучения, при этом боковая поверхность режущей части инструмента выполнена зеркально-полировальной. Кроме того, на периферии образца детали могут быть выполнены поперечные пазы.This technical result is achieved due to the fact that in the known device for taring a natural thermocouple, which contains a sample of the part mounted on the mandrel, and a cutter isolated from the clamping elements of the machine and the tool holder, while the sample part and the cutting part of the cutter are electrically connected through a current collector and measuring device for recording thermo-EMF, a feature is that it is equipped with an interferometer consisting of a translucent mirror and an optical wedge rigidly connected to the cutter by means of the holder, means of recording the values of thermo-EMF and interference patterns recorded by a video camera, a laser, and a collimator to expand the beam of coherent monochromatic radiation, while the side surface of the cutting part of the tool is made of mirror-polished. In addition, transverse grooves can be made at the periphery of the sample of the part.

На фиг.1 изображена схема устройства для тарирования естественной термопары деталь-резец; на фиг.2 - схема устройства с образцом детали, выполненной с поперечными пазами.Figure 1 shows a diagram of a device for taring a natural thermocouple part-cutter; figure 2 - diagram of a device with a sample of a part made with transverse grooves.

Устройство для тарирования содержит естественную термопару, состоящую из образца детали 1, установленной на оправке, и резца 2, изолированных от зажимных элементов станка 3 и резцедержателя 4. Образец детали 1 и резец 2 электрически соединены между собой через измерительный прибор 5 и токосъемник 6 с помощью соединительных проводов. Устройство также включает в себя средство записи 7, лазер 8, коллиматор 9 для расширения пучка когерентного монохроматического излучения, видеокамеру 10 и интерферометр, состоящий из полупрозрачного зеркала 11, оптического клина 12 и зеркально-полированной боковой поверхности 13 режущей части резца 2, причем оптический клин 12 жестко связан с резцом 2 посредством специального держателя 14. Образец детали 1 может быть выполнен с поперечными пазами 15, расположенными по его периферии с определенным шагом.The tare device comprises a natural thermocouple consisting of a sample of part 1 mounted on a mandrel and a cutter 2 isolated from the clamping elements of the machine 3 and tool holder 4. The sample of part 1 and cutter 2 are electrically connected to each other through a measuring device 5 and a current collector 6 using connecting wires. The device also includes a recording means 7, a laser 8, a collimator 9 for expanding a beam of coherent monochromatic radiation, a video camera 10 and an interferometer consisting of a translucent mirror 11, an optical wedge 12 and a mirror-polished side surface 13 of the cutting part of the cutter 2, the optical wedge 12 is rigidly connected to the cutter 2 by means of a special holder 14. A sample of part 1 can be made with transverse grooves 15 located at its periphery with a certain step.

Устройство работает следующим образом. Образец детали 1 точат на радиальной подаче, в результате чего в цепи образец детали 1 - токосъемник 6 - измерительный прибор 5 - резец 2 возникает термо-ЭДС. Одновременно с помощью интерферометра, состоящего из полупрозрачного зеркала 11, оптического клина 12 и зеркально-полированной боковой поверхности 13 резца 2, формируются интерференционные картины, несущие в себе информацию о температурных полях, возникающих в режущей части резца 2, которые могут быть определены по формулеThe device operates as follows. A sample of part 1 is sharpened at a radial feed, as a result of which in the circuit a sample of part 1 - current collector 6 - measuring device 5 - cutter 2 produces a thermo-emf. Simultaneously, using an interferometer consisting of a translucent mirror 11, an optical wedge 12 and a mirror-polished side surface 13 of the cutter 2, interference patterns are formed that carry information on the temperature fields arising in the cutting part of the cutter 2, which can be determined by the formula

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где T0 - начальная температура режущего клина до резания (T0=20°C);where T 0 is the initial temperature of the cutting wedge before cutting (T 0 = 20 ° C);

Tt - температура в рассматриваемой точке режущего клина;T t - temperature at the considered point of the cutting wedge;

mt - разность порядков интерференционных полос в рассматриваемой точке контура режущего клина до резания и после выведения режущей части инструмента из зоны резания в интересующий момент времени;m t is the difference of the orders of interference fringes at the considered contour point of the cutting wedge before cutting and after removing the cutting part of the tool from the cutting zone at an interesting point in time;

λ - длина волны монохроматического когерентного излучения;λ is the wavelength of monochromatic coherent radiation;

t - толщина режущего клина до его деформирования при температуре T0;t is the thickness of the cutting wedge before it deforms at a temperature T 0 ;

α - коэффициент температурного расширения материала инструмента.α is the coefficient of thermal expansion of the tool material.

Значение термо-ЭДС, регистрируемое измерительным прибором 5, и изображение интерференционных картин, регистрируемое видеокамерой 10, непрерывно передаются на средство записи 7, где они соотносятся и определяется тарировочная зависимость. Так как информацию о полях температур дают интерференционные картины, полученные в момент выведения режущей части резца 2 из зоны резания, то для уменьшения числа опытов используется образец детали 1 с поперечными пазами 15, расположенными по его периферии с определенным шагом.The value of the thermo-EMF recorded by the measuring device 5, and the image of the interference patterns recorded by the video camera 10, are continuously transmitted to the recording means 7, where they are correlated and the calibration dependence is determined. Since the information on temperature fields is provided by interference patterns obtained at the moment of removing the cutting part of cutter 2 from the cutting zone, a sample of part 1 with transverse grooves 15 located at its periphery with a certain step is used to reduce the number of experiments.

Таким образом, описанное устройство для тарирования естественной термопары благодаря использованию высокоточного бесконтактного интерферометрического измерения полей температур в режущей части инструмента позволяет снизить трудоемкость и повысить точность тарирования.Thus, the described device for taring a natural thermocouple through the use of high-precision non-contact interferometric measurement of temperature fields in the cutting part of the tool can reduce the complexity and increase the accuracy of taring.

Claims (2)

1. Устройство для тарирования естественной термопары, содержащее образец детали, установленный на оправке, и резец, изолированные от зажимных элементов станка и резцедержателя, при этом образец детали и режущая часть резца электрически соединены через токосъемник и измерительный прибор для регистрации термо-ЭДС, отличающееся тем, что оно снабжено интерферометром, состоящим из полупрозрачного зеркала и оптического клина, жестко связанного с резцом посредством держателя, средством записи значений термо-ЭДС и интерференционных картин, регистрируемых видеокамерой, лазером и коллиматором для расширения пучка когерентного монохроматического излучения, при этом боковая поверхность режущей части резца выполнена зеркально-полированной.1. A device for calibrating a natural thermocouple containing a sample of the part mounted on the mandrel and a cutter isolated from the clamping elements of the machine and the tool holder, while the sample of the part and the cutting part of the cutter are electrically connected through a current collector and a measuring device for recording thermo-EMF, characterized in that it is equipped with an interferometer consisting of a translucent mirror and an optical wedge rigidly connected to the cutter by means of a holder, means for recording the values of thermo-EMF and interference patterns, recorded by a video camera, a laser and a collimator to expand the beam of coherent monochromatic radiation, while the side surface of the cutting part of the cutter is mirror-polished. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на периферии образца детали выполнены поперечные пазы. 2. The device according to claim 1, characterized in that transverse grooves are made on the periphery of the sample.
RU2012137026/02A 2012-08-29 2012-08-29 Natural thermocouple calibration device RU2520291C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012137026/02A RU2520291C2 (en) 2012-08-29 2012-08-29 Natural thermocouple calibration device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012137026/02A RU2520291C2 (en) 2012-08-29 2012-08-29 Natural thermocouple calibration device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012137026A RU2012137026A (en) 2014-03-10
RU2520291C2 true RU2520291C2 (en) 2014-06-20

Family

ID=50191381

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012137026/02A RU2520291C2 (en) 2012-08-29 2012-08-29 Natural thermocouple calibration device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2520291C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU350590A1 (en) * TO LIBRARY? *
SU1173179A1 (en) * 1983-02-08 1985-08-15 Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола Method of exploring deformation of material in the process of chip cutting
RU2278001C1 (en) * 2004-11-25 2006-06-20 Курганский государственный университет Method for determining mean temperature and length values of contact areas of worked material with front and back faces of lathe cutter
RU2442967C1 (en) * 2010-08-18 2012-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) Method for determination of temperature fields in the cutting part of the instrument in process of cutting

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU350590A1 (en) * TO LIBRARY? *
SU1173179A1 (en) * 1983-02-08 1985-08-15 Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола Method of exploring deformation of material in the process of chip cutting
RU2278001C1 (en) * 2004-11-25 2006-06-20 Курганский государственный университет Method for determining mean temperature and length values of contact areas of worked material with front and back faces of lathe cutter
RU2442967C1 (en) * 2010-08-18 2012-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) Method for determination of temperature fields in the cutting part of the instrument in process of cutting

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012137026A (en) 2014-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101373659B1 (en) Refractive index distribution measuring method and refractive index distribution measuring apparatus
Han et al. In situ measurement of cutting edge temperature in turning using a near-infrared fiber-optic two-color pyrometer
JP5328437B2 (en) Transmitted wavefront measuring method, refractive index distribution measuring method, optical element manufacturing method, and transmitted wavefront measuring apparatus
CN108280824B (en) Laser shear speckle interference defect detection system based on image registration and fusion
Dutterer et al. Diamond milling of an Alvarez lens in germanium
US10746537B2 (en) Radius-of-curvature measurement by spectrally-controlled interferometry
BR102021006214A2 (en) Combined optical system for dimensional and thermal measurements and related operating method
Xie et al. Measurement of in-plane strain with dual beam spatial phase-shift digital shearography
CN108693141A (en) Laser and infrared compound non-destructive detecting device and method
CN106248623A (en) Refractive index measurement method, measurement apparatus and Optical element manufacturing method
CN109164136B (en) System and method for high-throughput measurement of thermoelectric transport parameters
JP2018146410A (en) 3D Raman spectroscopy
CN104075655A (en) Fizeau synchronous phase-shifting interference test device adopting rotary radial grating
KR20140096308A (en) Apparatus and method to measure temperature of 3d semiconductor structures via laser diffraction
RU2520291C2 (en) Natural thermocouple calibration device
Lee et al. Precision profile measurement of aspheric surfaces by improved Ronchi test
JP2015232450A (en) Film thickness measurement method and film thickness measurement device
JP2006250826A (en) Measuring element, processing apparatus and measuring method, refractive index measuring element
Ni et al. Polarization pyrometry: An improvement to multi-wavelength optical pyrometry
CN107515103B (en) A focus detection device and method using ring grating
RU2442967C1 (en) Method for determination of temperature fields in the cutting part of the instrument in process of cutting
RU2505380C1 (en) Calibration method of dynamic thermocouple during cutting-in
RU2514369C2 (en) Method of natural thermocouple calibration
CN109406562B (en) Device for researching phase change of sample under high pressure
Efimovich et al. Obrabotka metallov

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150830