Literatuuroverzicht betreffende het experimentele onderzoek van temperaturen en warmte in de beitel

(1)

Literatuuroverzicht betreffende het experimentele onderzoek

van temperaturen en warmte in de beitel

Citation for published version (APA):

Hendriks, J. H. (1962). Literatuuroverzicht betreffende het experimentele onderzoek van temperaturen en warmte in de beitel. (TH Eindhoven. Afd. Werktuigbouwkunde, Laboratorium voor mechanische technologie en werkplaatstechniek : WT rapporten; Vol. WT0039). Technische Hogeschool Eindhoven.

Document status and date: Gepubliceerd: 01/01/1962

Document Version:

Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record

Please check the document version of this publication:

• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can be important differences between the submitted version and the official published version of record. People interested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit the DOI to the publisher's website.

• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.

• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and page numbers.

Link to publication

General rights

Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. • Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain

• You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.

If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, please follow below link for the End User Agreement:

www.tue.nl/taverne

Take down policy

If you believe that this document breaches copyright please contact us at:

openaccess@tue.nl

providing details and we will investigate your claim.

(2)

.

,

\~

TECHNISCHE HOGESCHOOl EINDHOVEN LABORATORIUM VOOR MeCHAMISCHE TECHNOLOGIE

EN WERKPLAATSTECHNIEIC

SAMENVATTING VAN EEN RAPPORT UIT DE SECTIEI _Verspaning.

Literatuuroverzicht betreffende het experimentele onderzoek

TITELI _{van temperaturen en warmte in de beite1}

4

AARD VAN HET ONDERZOEKI

I

_U,D.C.

~~:~:

=

SAMEMVATTING,

WT -! 51

0039

Ten behoeve van het experimenteel onderzoek in het l.aboratorium

WT.

wo~dt in dit rapport een overzicht gegeven van de

experimen-tele methode ter bepalinrr v~n de temperatuur en warmteverdeling

in een snijdende bcitel welke uit de literatuur bekend zijn.

PROGNOSE 'VOOR VERDER ONDERZOEK •

HOOGLERAAR, Prof. Dr. P. C. Veens tra

SECTIELEIDERI Chr. Bus

MEDEWERKERS. D. Grootjans - J .H. Hendriks

LITERATUURI zie literatuu~lijst ONOERZOEK 1'101 OAT. RAPPORT, OAT. AANVANG. V.H. ONDERZOEK ANn. BLADZIJOEN I BULAGEth PUBLlCAnE IN,

18

april

1962

16.

(3)

Q:: W :Ii :.I => ~ ..J ~ Z W Q:: W

I

J =>,

if!

i= u w tI) ol w

I

=> Z

I-0

-< Q:: 0 0..

"

{

II

I-Q:: 0 0.. 0.. -< Q:: Q:: W :.I :I ::;) Z W 0

8

TECHNISCHE HOGESCHOOL EINDHOVEN

LABORATORIUM VOOR MECHANISCHE TECHNOLOGIE EN WERKPLAATSTECHNIEK

WT - R

0039

BLI. 1

RAPPORT urT DE SECTrE, Verspaning. DATUM 1

18

april

1962

L1teratuuroverzicht betreffende het experi~entele

on-TITELI derzoek ~an temperaturen en warmte in de beitel. ONDERZOEK NOI

AUTEURS, J.H. Hendriks. BIJLAGENI

U.D.C.I

Inleiding.

Bij verspaning komt een grote hoeveelheid energie in devorm van warmte ,vrij, welke-.gedeall~-k---d.(!)~t-&eJ:.ee-d'S'Chep __

Yw~..--a-f-ge-"

,

'

Di t geeft' aanleiding tot stijging van de. temperatuur van het gereed-sehap en van een temperatuurverdeling in dat gereedschap en op de begrenzende vlakken (vrijloopvlak, spaanvlak).

In

de meeste gevellen zal als de toegevoerde energie vergroot wordt de tempera tuur van het gereedschap toenemen. B~1j stijgende tempera-tuur daalt de sterkte en de slijtagebestendigheid van het gereedschap .. Het gereedschap 70al minder lang bruikbaar 7otn. ,Er is daarom een ver-band te verwachten tUBGen de sni.jsnelheid en de gebruiksduur. Deze' relatie is het eerst door Taylor geformuleerd.

De Taylorrelatie is experimenteel gevonden. Naast Taylor hebben andere onderzoekers getracht een verband tussen snijsnelheid en gebruiksduur meer theoretis~h vast te stellen. Om na te gaan of deze theoretische modellen van het verspaningsproces e'n de slijtage bij ,verspaning enigs,-zins aan de werkelijkheid beantwoorden. zijn gegevens over de warmte-• stroqm en de temperatuurverdeling in het gereedschap onon-tbeerlijk.

Het i~ mogelijk de volgende ind~ling te maken van~e systemen w~armede

gepoogd werd over de temperatuur-gradient en warmtestroom nadere gege-vens te verkrijgen, nl. :

1. de calorimetrische methode (Count Rumford

1798:'

Schmid t

1950),

2. 'de methode van Gottwein, waarbij gebruik wordt gemaakt van de thermospanning tuss~.n gereedschap en werkstukma-teriaal

(1925)

~n diverse variaties op deze methode,

(4)

RAPPORT UIT DE SECTIE:

TEe H N I 5 C H E HOG ESC

HO

0 LEI N D H 0 V EN

lABORATORIUM VOOR MECHANISCHE TECHNOLOGIE

I .

EN WERKPLAATSTECHNIEK

Verspaning.

Literatuuroverzicht betreffende het experimentel~

on-TITEL: derzoek van temperaturen. en warmte in de beitel.

AUTEURS, J.H. Hendriks~· -WT - R

0039

BlZ. 2 DATUM:

18

april

1962

ONDERZOEK NO I BIJLAGEN: ::- U.D.C.: 01'7 w ~ :::> z

...

-is

« IX o Il. o

II

...

IX o Il. Il. « IX IX W :::E :::E :::> z w o

8

4. met

behulp van infrarode straling ( Schwerd, Lenz),

5.

de methode van temperatuuromslag verveD,

. 6. '-

he t ga bruik van analogons.

1. Calorimetrie.

Met deze methode wordt een.inzichtverkregen in de warmteverdeling over werkstuk, gereedschap en spaan, terwijl uit deze gegevens zeer

~lobaal·de ge~iddelde temperatuur van het gereedschap te berekenen is.

Het directe nut van deze methode van onderzoek is de mog~lijkheid

van de bepaling val, de. voor het verspaningsproces benodigde energie.

Tegenw.oord1g ken de benodigde verspaningsenergie eenvoudiger

vastge-steld worden met behulp van beitelkrachtmeters •.

De volgende relatie f,eeft ~e verhouding tUEsen de meetresultaten

van beide meetmethoden aan :

waarin : P :: v

₌

t

₌

Q( t) ₌ F x v x

427

t Kcal.

de hoo l~dsni jkra ch t

de snijsnelheid

(kg) (m/min) de duur van de proef (min) door de calorimeter opgenomen

..

warmte (Kcal). Wegens hun geringe bijdrage tot de totaal benodigde hoeveelheid .energie zijn aanzet en reactiekracht verwaarloosd.

Reeds in 1-798 meldde Count Rumford (1)"' de resul ta ten van de door

hem verrichte metingen van de warmte-ontwikkeling bij het boren van bronzen kanonlopen. Hij richtte de proef zo in dat het werkstuk en het gereedschap ondergedompeld waren in water. Hij nam de tijd op

---"' Cijfers tussen haakjes verwijzen naar de literatuurlijst8

(5)

t:l _.... ~ ::::> z

l-n

_< oc o n. o

\I

.... a:: o 0-n. < a:: a:: IJJ ~ ::::> % UJ o

8

~

'

I

\aT _ R

,..J • II TECHN!SCHE HOGESCHOOL EINDHOVEN " 0039

l,ABOflATOR!UM VOOR MECHANISCHE TECHNOLOG!E

l'

+-__

·_·_ ...

I

____________

.~~KP~:~::::~:

__

.~_""'"'_

.. ___

'!"'-... --.-" ... -"""-""'-...

~-~-.~_3_

... __

RAPPORT UIT DE SECTIE: Verspaning.

~

C'ATUM: 18 april 1962

Literatuurover&icht betreffende het experimentele on-TITEL: derzoek ran temperaturen en warmte in de beitel.

---~~---ONOERZOEK NO,

AUTEURS: J • H. Hend:r:iks. BIJLAGEN I

~---~---U.D.C.I

. )

I

die nodig was om het water aan de kook te brengen. Uit de verkregen ge-gevens berekende hij de energie-opname vol gens :

~1 (100 I f )

-,

o

Q

=

_t Kcal/min.

Waarin

Q " door de calorimeter opgenomen warmte per tijdseenheid

(Keal/min)

M

₌

totale waterwaarde calorimeter

(Keal/oe)

T

=

begintemperatuur van de calorimeter

·0

t = duur van de proef in min.

Bij deze formulering is de eventuele temperatuur~fhankelijkheid van

de water~aarde van de calorimeter verwaarloosd. Zijn resultaten werden

niet geaceepteerd, daar deze tegen de toen gangbare filosophische

6pvat-tingen indruisten (phlogiston theorie). -Pas nadat Joule in 1840 de eerste

wet van de thermodynamica geformuleerd had, werd~n de resultaten welke

Humfo~d bereikt had, erkend.

In 1860 heart de Franse werktuigbouwkundige Herz (1) het mechanisch

warmte-equivalent bepaaldmet behulp van het boren en vervormen van metasl. Verder heeft in 1912 N.N. Sawin op'het Polytechnisch lnstituJt van Petersburg met een calorimeter, gemonteerd op een draaibank, getraeht

de invloed te vinden~an snijvloeistoffen op het verspaningsproces.

A.O. Schmidt heert de verhouding van de energiehoe~eelheden, die

opgeno-

.-men worden door werkstuk, gere~dschap en spaan voor verschillende

snij-snelheden bepaald. Om de totale ho~veelheid vrijgekomen warmte temeten.

gebruikte hij een calorimeter vol gens fig. 1. De toegepaste verspanende bewerking was boren. De calorimeter was gemonteerd op een boprdynamo-meter, waermea de boofdruk en het boorkoppeJ gemeten werden. De waarden

voor het boorvermogen, gevonden met behulp van de dynamometer en~et de

(6)

IX LU ~ :::> ~ .J ~ Z LU IX LU ~ :::> z LU ;:: U LU on rX w ~ :::> z

...

J: U <I{ IX o a.. p

II

...

IX o a.. Cl.. -< IX IX LU ~ :::> z LU o

8 .

WT - R

0039

BLZ.

4

RAPPORT UIT DE SECTIE: Verspaning. DATUM: 1E' april, 1962

Literatuuroverzicht betreffende het experimentele

on-~derzoek van temperaturen en warmte in de beitel .. ONOERZOEK NO I

AUTEURS: U.O.C.I

J.H. Hendriks. BIJLAGEN I

Bij het onderzoek van het verspanen van verschillende materialen was het op deze wijze mogelijk verschillen in bewerkhaarheid aan te tonen tussen magnesiumlegeringen met verschillende samenstellingen en

warmtebehande--,

ling. Voor het bepalen van de warmteverdeling zijn calorimeters volgens

fig. 1, 2 en

3

gebruikt. Met de calorimeter volgens Sig. 1 is de totale

hoeveelheid ontwikkelde warmte bepaald. De energie afgegeven aan het

ge-reeds chap is met de calorimeter vol~ens fig. 2 gemeten. De boor is direct

na het verspaningsproces (de bewerking) in de calorimeter ondergedompeld.

De warmtehoeveeJheid in de spanen is met de calorimeter volgens fig.

3

gemeten.

Het werkstuk bestand uit een pijp ven het te. onderzoeken materiaal. De buitendiameter was klciner dan die van de boor, terwijl de

binnendia-meter groter was dan d~ zield1kte. Bij het boorproces is hierdoor de

in-vloed van de dwarssnijkant en de hulpsnijkant uitgeschakeld. De resulta-!

ten van het onderzoek zijn weergegeven in de grafiek~n van fig.

4

en

5. .

Hierbij is men uitgegaan van steeds dezelfde hoeveelheid totaal

ontwik-kelde energie. De warmtehoeveelheid verticaal, het toerental c.q.

snijsnelheid van de boor is borizontaal uitgezet.

Deze ciethode van onderzoek heaft A.O. Schmidt ook toegepast op frezen~

Hierop word t niet n"ader ing,egaan.

2. Temperatuurmeting met behulp van thermospanning.

Hierbij wordt gebruik gemaakt van de thermospanning tussen het werkstuk , en het gereedschap. Deze be'staan ui t verschillende materialen.

Wanneer de contactplaatsen van deze geleideride materialen een

verschil-lende temperatuur hebben, ontstaat een thermo E.M.K. (zie fig.

6).

Deze methode is het eerst door Gottwsin (2) toegepast (zie fig.

6).

Er

is veel kritiek op deze werkwijze. Bickel en Widmer hebben gevonde

_rl

dat

bij een kleine spaandoorsnede (2,5 x 0,13 mm) de thermospanning toeneemt

(7)

cr." w ~ :::> z

....

o

_{. (} 0: o Q.. P

II

.... 0: o Q.. Q.. . ( 0: 0: W ~ :::> z w o

8

WT - R

0039

BLZ.

5

RAPPORT UIT DE SECTIE: Verspaning. DATUM: 18 april 1962

Literatuuroverzicht betreffende het experimentel~

on-nTEL: derzoek van temperaturen en warmte in de beitel. ONDERZOEK NO, I

AUTEURS: J.H. Hendriks BIJLAGEN:

U.D.C.:

neemt zij bij toenemende'snijsnelheid enigszins af. Dat de temperatuur bij vergroting van de spaandoorsnede en verhoging van de snijsnelheid zou afnemen, lijkt hen uitgesloten, omdat het in tegenspraak zou zijn

, \

met de hogere belasting. In het laboratorium van de groep

Werkplaats-.

techniek van de Technische Hogeschool Eindhoven konden deze resultaten nietgereproduceerd worden. Hier werd ook bij grote spaandoorsneden een met de snijsnelheid toenemende thermo E.M.K. gevonden. Er is dus reden om de Gottwein methode niet direct te verwerpen. De uitkomsten van de

experime~ten~ uitgevoerd in het laboratorium Werkplaatstechniek, slui-ten aan bij de theorie omtrent deze methode van temperatuurbepaling. Een praktisch bezwaar van deze methode is het afnemen van de thermospan-ning van een roterend werkstuk. Dit laatste kan b.v. gebeuren door sleep-contacten of via een draaiende schijf in een kwikbak. Op daze contact-plaatsen kunnen thermospanningen ontstaan. Verder i:s de koppeling van de beitel aan de meetinstrumenten moeilijk vrij te houden van ongewenste thermospanningen. Om aan de eerste moeilijkheid te ontkomen, heert

Reichel

(3)

(zie fig.

7}

de t~ee-beitelmethode voorgesteld.

Het werkstuk wordt door twee beitels van verschillende soorten materiaal

onder de~elfde condities bewerkt. Als de temperatuur en de

temperatuur-verdeling in de beitels en hun omfeving dezelfde zijn, dan geeft deze methode eenzelfde eindresultaat als de een-beitelmethode. Men meet'de thermospanning tUBsen de twee beitels. Als nu,de contactplaatsen tussen de twee beitels en het w&rkstuk een gelijke temperatuur hebben, ken men de invloed van het werkstukmateriaal op de thermospanning verwaarlozen. Het verschil in samenstelling van het beitelmateriaal van deze beitels

is ~an bepalend voor de ther~ospa~ning als fvnctie van de temperatuur.

De bezwaren van deze methode zijn :

1. dezelfde als die van,d~ een-beitelmethode, met uitzondering dan

(8)

IX LU ~ ::J

5

..J §? Z W IX W ~ ::J

iii

j:; u w

'"

~ w ~ ::J Z .... ::t: U « IX o a.. o

II

.... IX o a.. a.. « IX IX W ::IE ~ Z' W o

8

, \

LABORATORIUM VOOR MECHANISCHE TECHNOLOGIE EN WERKPlAATSTECHNIEK

WT - R

0039

BlZ. 6

RAPPORT UIT DE SECTIE: , Verspaning. DATUM: 18 april 1962

on-TITEL: derzoek van temperaturen en warmte in de beitel. _{ONOERZOEK NOI}

AUTEURS: U.D.C.:

J.H. Hendriks. BJJlAGEN I

2. het is niet zeker dat de beide beitels werkelijk~dezelfde tempe~

ratuur en temperatuuiverdeling hebben. Hierdoor zou de gehele

metho~e bijzonder onnauwkeurig worden.

3.

om een tamelijk grote therm~spsnning per gread Celcius te

verkrij-gan moet men beitelmaterialen nemen, die sterk in samenstelling verschillen, b.v. hardmetaal enerzijds en gereedschapstaal of snel-staal anderzijds. Hierdoor wordt het onderzoek beperkt tot een ge-bied waarbij hardmetalen en snelstalen of gereedschapstalen gereed-schap nog gelijktijdig bruikbaar is,

4.

de draailengte van de proefataaf kan slechta tot de helft benut

worden,

5.

verder moet het dubbele vermOf~n beschikbaar zijn.

Een andere variant van deze wijze van·temperatuurmeting is in het Werktuig-bouwkundig Laboratorium van de Technische Hogeschool te Zurich door

Bickel en Widmer ontwikkeld (4)~

Om zo nauwkeurig mogelijke metingen te verkrijgen moet o.a. de koude las van het thermokoppel oOe gehouden worden. Dear dit technisch moeilijk uit.,. voerbaar is, hebben Bickel en Widmer de z.g. virtuele kouda las toegepast

·(zie fig.

8).

De warme las van het thermokoppel wordt gevormd door de contactz6netus~

sen de proeIstaat W en de beitel S. De koude las van het werkstukmateriaal KL1 en die van de beitel KL2 moet op-O graden (referentietemperatuur) ge-. houden wordenge-.

De koude las KL 1"

Het zou ideaal zijn als men een flexibele staaldraad van precies dezelfde

samenstelling als het w~rkstuk zou nemen, deze door de holle hoofdspil

(9)

r:i UJ ~ ::::l Z

....

:I: U < a: o a.. o

II

....

a: o a.. a.. < a: a: UJ ::11 ::11 ::::l Z UJ o

8

I

~

T ECHNI SCH E HOGESCHOOL EINDHOVEN WT - R

lABORATORIUM. VOOR MECHANISCHE TECHNOLOGIE 0039

EN WERKPlAATSTECHNIEK BlZ.

₇

_.

Verspaning. DATUM: 18 april 1962 Literatuuroverzicht betreffende het experimentele

on-TlTEl: _{derzoek van temperaturen en warmte in de beiteL} ONDERZOEK NO I

AUTEURS: J.H. Hendriks. BIJLAGEN:

U.D.C.:

en

overg~ngsweerstand

moet. de draad weI geisoleerd zlJn van de

hoofd-spill. Het andere eind moe\ dan uitkomen in een bakje met kwik dat op

oOe

geho.uden wordt. Dit ideaal is niet te ,verwezenlijken, daar er 'altijd

door de verschillende mechanische spanningstoestanden tU6sen de dikke staaf en de draad thermospanningen ontstaan. Om deze fout zo gering .ipogelijk te maken heeft men, in plaat;svan de draad direct aan de

proefstaaf te bevestigen, een staafje staal van dezel;fde same'nstel1ing' als het werkstuk aan het werkstuk bevestigd. Aan het uiteinde van dit

staaf~e wordt de draadbevestigd. Door het draaien van de proefsiaaf

krijgt het staafje een grote sneJheid ten opzichte van de omringende lucht. Hierdoor zal de las de temperatuur van de omgeving aannemen;

. 0

'deze isongeVeer 20 C. Dit heaft een stoorspanning van ongeveer 0,01 mV . •

van het t~ermokoppel ~taal - staal tot gevolg.

De koude las KL2 kan aan het eind van de beitelschacht gemaakt worden

als d~ gebele beitel uit homogeen materiaal bestaat. Deze methode is

niet bruikbaar v~~r hardmetalen beitels; v~~r snelstalen en

gereedschap-stalen beitels is hij duur.en moeilijk om mee te , 1

werKen, vooral a.1s men

. gelijktijdig snijkrachtmetingen wil doen. Om aan het een en ande~ te bnt~

komen wordt gebruik gemaakt van de methode met de "virtuele koudelaslf

"

De virtuele koudelas.

Ale men pen draaibeitel van homogeen materiaal in een vloeistof van OoC onderdompel t en de evenz.o kaude lasse.n van een thermokoppel "BII en "C",

die zijn warme las ~p de beitel A heeft. dan ontstaat er een the~mospan

ning tUBsen' B-KL

2 en C-KL2• De thermospanning, tussen B en C staat over

een potentiometer Bt - C'. Verbindt men het lopendecontact van de

po-tentiomete~ over een Galva~ometer ~et KL

2, dan is het mogelijk de

poten-tiometer zo in te stellen dat et geen stroom loopt. H~t punt P heeft dan

(10)

Ci':: IIJ ::E :I:' :::> z C> .J 0 > Z IIJ 0:: W

I

:::> z IIJ ): U W <n fl(;-iJ.l ~ ::l Z I-::r: u -< 0:: 0 a. 0

I

II

;-0'. 0

! .

Q. Q.

I

-< ~ « w :;: 2': ::l Z w 0 0

_I·'

u £~ i I

I

I. I

I

lECHNiSCHE HOGESCHOOL EINDHOYEN

LABORAT0RlUM ,YOOR MECHANISCHE. TECHNOLOGl'E

EN WERKPLAATSTECHN1EK

I

I.

WT - R 0039

8

8LZ.

RAPPORT UIT DE SECTI€: Verspaning

₁

DATU",

18

april 1962

.

'

on-TITE1.1 derzoek van tt=;mperaturen en warmte in de beite_l_" _ _ _ _ _ ' t-1_O_N_·"_E_R_Z_O_E_K_N_O_I _ _ _ _ _

I

AUTEURS, J.H. Hendriks. BULAGEN:

U.D.C.!

3.

Volgens Bickel en Widmer moet ~en nu de stand van de potentiometer ijken

als functie van de spanning tussen B en C. Uit hun publicatie wordt de indruk verkregen dat zij empirisch de temperatuurafhankelijkheid van de instelling van de potentiometer gevonden hebben.

Het gebruik van thermokoppels (fig.

9).

Gottwein noemt in een publica tie van 1925 reeds de metingen met behulp

van thermokoppeJs. Zijn bezwaar tegen deze methode is, dat

men

niet de

hoogst voorkomende temperatuur meet (aan de beiteloppervlakte).·

Later zou Kiister~ de methode van de extrapolatie gebruikenom de

maximum temperaturen behorend bij bepaalde verspanende processen trach-ten te bepaJen (10).

Door de moeilijkheid om gateh te boren in het beitelmateriaal is de thermokoppelmethede in het begin aIleen gebruikt om de temperatuur

(

aan het oppervlak te meten.

Met deze methode is het'alleen mogelijk de temperatuur te meten van oppervlakken die niet direct met het verspaningsproces te maken hebben. (zie verder Reichel).

Na de ontwikkeling van 'de vonkerosiemachine kon de thermokoppelmethode pas goed in gebruik genomen worden om temperaturen in het inwendige van de beitel te meten.

Een ander groot bezwaar is de reletief grote afmetingen van de borin-gen in de bei tels veor' he t inbrenborin-gen van de thermokoppels. Het

tempe-ratuurveld kan hierdoor in ernstiee mate verstoord worden (zie verder _,

(11)

a:: w ~ ::;, z (!) ..J o > z w a:: w ~ ::;, z w i= u w

'"

f% w ~ ::;, ~ :z: u «( a:: o Il. o

II

f-a:: o Il. Il. «( "a:: 'a:: w ~ ~ z w o

8

LABORATORIUM VOOR MECHANISCHE TECHNOlOGIE EN WERKPLAATSTECHHIEK

'NT - R 0039

BlZ.

9

RAPPORT UIT DE SECTIEt Verspaning. DATUM: 18 april 1962 Literatuuroverzicht betreffende het experimentele

on-TITEll derzoek van temperaturen en warmte in de bei tel. ONDERZOEK NO I

AUTEURSI J .H. -Hendriks. BIJLAGEH I

U.D.C.I

4. Stralingsmetin~ (fig. 10)

- .... ~

-In 1933 heeft F. Schwerd de beiteltemperaturen trachten te meten met be-hulp van infraroodstralingsmeters. Een moeilijkheid hier is, de belang-rijkste atukken van spean en beitel toee;ankelijk voor stralingsmeting

\ '

te.m~ken:J Dit is mogelijk bij orthogonaal insteekdraaien.

Bij deze meting kunnengeen glazen lenzen gebruikt worden aangezien zij infrarode stralen slecht doorlaten. Het beeld van de beitel wordt ver-groot op een scherm geprojecteerd. Hier wordt de plaats van de te meten

temperatuur uitgezocht. De grootte hiervan is 0,2 mm

¢

of 0,03 mm2• Als

detector wordt een bolometer gebruikt.

V~~r het verrichten van temperatuurmetingen bij 'toepassing van keramisch snijmateriaal is de methode met de werkstuk-beitelmateriaal thermospan-ning niet mogelijk, omdat het beitelmateriaal uitermate slecht geleidend

is voor electriciteit. fE:-Lenz

hee~th9de

ontwikkeld om met behulp

van infraroodstraling de temperatuur van de beitelvlakken te bepalen .. Het werkstuk (een dikke schijf) heeft een axiale gleuf aan de omtrek waardoor bij iedere omwentelinghet vrijloopvlak van de beitel zichtbaar wordt. De emissie van een bepaald deel van het vrijloopvlak wordt dan met fotodiode's gemeten, terwijl de intensiteit van de straling een

maa tstaf is voor· de temperat, (B) (zie rapport 0018).

Bij infrarood fotografie meet men de zwarting van de infrarood gevoelige fotografische plaat, die groter is naarmate het lichaam meer warmte uit-straalt.

De methode heeft dezelfde bezwaren als de meting van de straling met behulp van stralibgsmeters. Een voordeel is dat de grootte van de te meten plaats hier even groot is als de korrelgrootte van de fotogra-fische plaat.

De emissie is echter vee~ te klein v~~r het gebruik van kleine

belich-tingstijden. Volgens H. Lang zouden deze rond 1/15.000 sec. moeten zijn

(12)

0:: W j ;:) ~ ....I o > z W 0:: W j ;:)

a:i

i= u w

'"

0::-W ~ ;:) % ... (5 < IX o Il.. o

II

I-0:: o Il.. Il.. -< IX IX W :l! :l! ;:) % w o o I..! <

WT - R

0039

BLZ. 10

RAPPORT UIT DE SECT! E I Verspaning DATUM: 18 april 1962

Literatuuroverzicht betreff&nde het experimentele

on-nTEL: derzoek van temperaturen en warmte in de beitel. ONDERZOEK NO f

AUTEURS:

U.D.C.:

J.R. Hendr;i.ks. BIJLAGEN I

5.

Het gebruik van temperatuurgevoelige verven.

H. Schallbrock en M Lang

(6)

gebruikten bij de bepaling van het

tempe-ratuursveld van het hoofdvrijloopvlak de methode met de temperatuur aanwijzende verven.

De Itthermocolor" verven- werden door de voor-:nalige Firma I.G.

Farben-r

cd~-industrie vervaardigd. fiet proces berust op de eigenschap deze verven

bij bepa.alde temperaturen door chemische reacties van kleur

~veran-deren.

Deze kleuroffis is scherp en blijft na de beVlerking

best~

Deze methode is aIleen kwali to tie f te gebruiken, omda t de reactietijd<

van het chemische proces van de temperatuur afhankelijk is.

VerdeI' zijn deze verven aIleen te gebruiken op plaatsen waar geen

me-chanisch contact methet werkstuk of met de spanefrpl~atsvindt.

6.

Analogons (fig. 11).

Bickel en Widmer gebruikten voor het bepalen van de isotherm in een beiteldoorsnede de elektrolytische trog. Het principe van dit trisch analogon berust op het feit dat het warmteveld en het elek-trisch veld beiden aao pe differentiaal van Laplace voldoen. Voorts

moet het mogelijk zijn gebruik

te

maken van de analoge rekenmachine.

In een later rapport zal op deze methode uitvoeriger worden ingegaan.

7.

Literatuur.

Calorimetrie 1. A,G. Schmidt: "Heat in Metal Cutting",

American Society for Metals, Machining,

(13)

Ot:.' LIJ ~ :;) Z I-:r: u « Ot:. c D. P

II

I-Ot:. C D. D. « Ot:. Ot:. I.U ~ :;) Z LIJ C

B

LABORATORIUM VOOR MECHANISCHE TECIiNOLOGIE EN WERKPLAATSTECHNIEK

WT - R

0039

BLl.

11

RAPPORT un DE SECTIEI Verspa~ing. DATUM:

18 april

1962

Literatuuroverzicht betreffendehet experimentele

on-TITEL I

der'zoek van tempera turen en warmte in de bei tel.

ONDERZOEK NOI

'AUTEURS: J .H.

Hendriks.

U.O.C.I

Een-beitelmethode

Twee-beitelmethode

Methode WML-ETH

Elektrolytische Trog

TemEeratuur

omsla~

Infrarood metingen

'BIJLAGEN:

2. K. Gottweln. Die Messung der

Schneiden-temperatur heirn Abdrehen von Flusseisen.

Maschinenbau, vol.

4 (1925),

p.

1129.

3. Reichel.

Das Temperaturfeld beim

Zer-spanen. Maschinenbau und Betrieb.

1936."

Heft

17/18.

4.

5.

6.

E. Bickel. Die Zerspanungsforschung

am

Werkzeugmaschinen Laboratoriurn der B.T.H ..

Industrielle Organisation

1950.

blz~

133. E. Bickel und

H. Widmer. Temperatur an

der Werkzeugschneide.

Industrielle Organisation

1951,

no.

8. H. Schallbrock und M. Lang. Messung der

Schnittemper~tur

mittels

temperaturan-zeiger der Faranstriche.

Zeitschrift des V.D.I., Band

87 (1943)

BIz.

15/19.

F. Schwerd.

Uber die Bestirnmung des

Temperaturfeldes beirn Spanablauf.

Zeitschrift des V.D.I., vol

77. 1933.

p.

211.

8~

E. Lenz.

Ein Beitrag zur Messung der

Schnittemperatur beim Drehen mit

oxyd-keramischen

Schneidstofren~

(14)

,.

Q: w

il

:::3 Z C) oJ 0 > z w Q: w ~ :::3 Z w i= u w &I) Q:" w j :::3 Z to-:t: U « Q: c !l. P

II

to-Q: 0 ~ .0. 0. « Q: .Q: w ::IE ::IE :::3 Z W C 0 U

LABORATORIUM VOOR MECHANISCHE TECHNOLOGIE EN WERKPLAATSTECHNIEK WT - R ·00,39 BLI. 12

,

.

~----~---~----~~---RAPPORT UIT DE SECTIE: Verspaning •. DATUM: 18 april 1962

roverzicht etreffende het experimentele

on-TITEL: derzoek. van temperaturen en warmte in de beitel. ONOERZOEK NO I

AUTEURS: J.H. Hendriks. U.D.C.I ThermokoEpels Algemeen ... .

,

BIJLAGEN 1.

9. ASahnazarov. Temperaturmessungen an der

Schneide.

Maschinenbau und Betreib •. ·Band 13, Heft 15/16, maart 1934. blz. 15.

10. K.J. Kusters. Temperaturen im Schneidteil

spanender Werkzeuge.

Dissertatie T.H. Aken 1956.

11. K.J. Kusters. Temperaturen i~

Schneid-teil spanender Werkzeuge.

Industria Anzeiger 1956, Band 89, blz. 1337/1340.

12. D.I.W.Lehwald. Fragen der Schnittempe';'

ratur bei der Zerspanung.

Industrie Anzeiger No. 69,1959. bIz. 27.

13. M. Lang. Prufen der Zerspanbarkeit durch

Mes~ung der Schnittemperatur. Garl Hanser Verlag, Munchen 1949.

(15)

TECHNISCHE HOGESCHOOL

EINDHOVEN-LABORATORIUM VOOR MECHANISCHE TECHNOLOGIE EN WERKPLAATSTECHNIEK

RAPPORT UIT DE SECT/EI,

Verspaning

L1teratuuroverzicht betreffende hetexperimentele onde

WT - R

0039

BLZ.

13

.~

DATUM I

18 april

196,

. TITELI

zoek van temperaturen en warmte in de beitel..

ONDERZOEK HOI

AUTEURSI

J.H" Hendriks

BIJLAGENI

U.O.C.I ¥ Aft

gereedscbap

B. afdichting

D. tarel

F. werkstuk

G ..

roerder

H. isolatie

J. calorimeter

K. water

~ig. 1. '\ , " .... '

A. gereedscbap

A. gereedschap

B. calorimeter

-,

B. werkstuk

c.

caloriemeter

.

-.

'.

Fi« .• ,2 ..

!

-

,

(16)

LABORATORIUM VOOR MEOIANISCHE TECHNOLOGIE EN WERKPLAATSTECHNIEK

Verspaning

Literatuuroverzicht betreffende hetexperimentele on~er

~T-.-_

WT - R

0039·

BLZ.

14

DATUM I!

8

april

1962.

TITEL: zoek van ternperaturen en warmte in de beitel. ONDERZOEK NOI

AUTEURSI U.D.C.: J.H. Hendriks

•

,Ci -'~3

..

. 0 ~. A ' f '~'2 Fig.

4.

\. 50 '100

---.---.--"'-

.. " , .. ~ · f . - .,....---~---... - - - -... 2 m • '9',

..,.

-.

.'

.!! :C -5

.2

..

_•

e

251

3'

b p 0 .. ~ ~--Fl"'" ~J." 50 Fpm .

.w..

So

Fig.

5. v

n o 100

5WIC

D 150

"100'

-, 9 9 ~,: . '--!

.

a

D 9T

_o

. 2 0 0

~.-....

-

.. -"'-.---~ .• ,..-. ~~ "'-, BIJLAGEN I

(17)

0:: W

~

3

.J

g

Z W 0:: W

~

ifi

i= u w II) 0::" W

~

Z

t-O

<I( 0:: Q Q. P

II

t-tl!: o Q. Q.

'"

at: 0:: W

~

Z w o

8

RAPPORT UIT DE SECTIEI

.

...-,

'

Ve~spaning

1

era uuroverZ1C

e reffende het experimentele onder

WT - R

0039

BLZ.1

;3

DATUM,

18 april

'62

T!TEL'

zoek van tempera turen en warm

te

in de be

i

te

1 ONDERZOEK NO.

AUTEURS,

J.H. Hendriks

U.D.C.,

Fig. 7.

Fig.

8 ..

,~M.,.J SCh.'lIIl1 ,Ics /:/.'A II',,"'I/.ad.''< :'Ilr Ermillillflg der SchlU."dtlfITempf',ullJr

S ~ Spanllachc F Freifl:h:he

L-M .~ Aus"olkung !llW, BerUhrungsftachc des Spunes

,

.. Anodenan~chl(lsse :~

E Eldtrode lum Abtasten des Potentiaifeldes

K Kalhodenbogen

an '. Abs!arid des K athodcnbogcllS von der Sritzc

T 1 hOI hennc 1

el, ~,Abstarhj dcr "';0thenn<: I lion ocr SpillC :luf der Freiflache

1'.. ".

'solh~rnlc 1

a: =. A bsland oet Isotherm\? 2

Fig. 11. BIJLAGEN. "

(verklaring

letters, zie

tekst).

(18)

• J 0:: W

i

_;:)

3

.J §? Z W 0::. W 2: 2: ;:) z w i= u W V) ol W

i

_;:) Z I-::r: u ...: 0:: Q 0. 0

II

.1-0:: 0 0. 0. ...: 0:: 0:: W: 2: 2: ;:) z W Q

8

\ \

LABORATORIUM VOOR MEOfANISCHE TECHNOLOGIE EN WERKPlAATSTECHNIEK

WT

R

_ 0039

. BL.Z.

1,&

RAPPORT UIT DE SECTIEI

_Verspaning

DATUM.

18 april 1962

Literatuuroverzicht betreffende het experimentele onder

TITEl.

zoek van 'temperaturen

en

warmte in

de

beitel.

AUTEURS:

J.H.

Hendriks

U. D. C.:

. ,

~h .... /

/ widerstond

Tmlptt2tu:tmtuung im Dr-ehmdHtl init ftngt ..

b.lut~m T~r~Jtmenl

..

F1.g~

9"

BIJLAGEN:

SCh ... d., th.mlOoptisch~n M elkinrichl1lng (iuch Schwtm:l)

\ Q.l

as

"

.,

;

.

.;

I

1

;I"cmptraturfeld im. WubtUck.W~ ",nO.Span tnadlScfuii.tm:I.und Xral!!!'t!'} \

/$1 42.11 - Wid .. xx . .. ;

Orth.,.,."wprouB . . " ... ~ '4< -. :

Ct = 4-; y ~ 1S""': y ..." 120 m"min '""'7. ': ~ ~ "

, _ -_ _ .<~~~ ... _...-...,.~

0_ ."",. __

~~

__

,.1");,