Zariadenie na experimentálne meranie priebehu teploty pri vŕtaní

(22) Dátum podania prihlášky 5. 2. 2015 (13) Druh dokumentu Yl(32) Dátum podania prioritnej prihlášky (51) ĺľlľ C 1- (201501)(33) Krajina alebo regionálna organizácia priority GOIK 7/00(43) Dátum zverejnenia prihlášky 1. 7. 2015 B 2313 39/00 Vestník UPV SR Č. 07/2015(45) Dátum oznámenia 0 zápise ÚRAD úžitkového vzoru 3. 12. 2015 PRIEMYSELNÉHO Vestník UPV SR č. 12/2015 VLAS TNÍCTVA (47) Dátum zápisu a sprístupnenia SLOVENSKEJ REPUBLIKY úžitkového vzoru verejnosti 21. 10. 2015(62) Číslo pôvodnej prihlášky V prípade vylúčenej prihlášky(67) Číslo pôvodnej patentovej prihlášky v prípade odbočenia(86) Číslo podania medzinárodnej prihlášky podľa PCT(87) Číslo zverejnenia medzinárodnej prihlášky podľa PCT(96) Číslo podania európskej patentovej prihlášky(73) Majiteľ Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre - Technická fakulta, Nitra, SK(54) Názov Zariadenie na experimentálne meranie priebehu teploty pri vŕtaníRadiálne rozdelené puzdro (l) z tepehioizolačného materiálu je vložené do radiálne rozdelenej oceľovej objímky (2),pričom puzdro (l) a objírnka (2) sú zaistené proti pohybu skrutkami (3) a V puzdre (l) sú vložené tennoelektrické snímače (4), ktoré sú pritlačené k meranej vzorke (5) tepel ne izolovanou skrutkou (6).Monitorovanie obrábania prostredníctvom merania rezných teplôt patrí medzi základné posmpy získavania procesných veličín. Podľa niektorých autorov sa meranie teploty pri osových operáciách javí ako možné a v prevádzkových podmienkach jednoduché, ale skúšanie nových možností rezných prostredí a spôsobov ich aplikácie je v súčasných podmienkach strojárstva obmedzené uskutočniteľné kvôli charakteru výroby.Vzhľadom na geometrické usporiadanie miesta rezu, resp. nástroja a obrobku je jasné, že merať teplotu bezkontaktne v zóne rezania v priebehu vŕtania nie je možné. Ani tepelný tok do nástroja zvyčajne nie je taký, aby spôsobil jeho zohriatie na teplom, ktorá by bola vhodná na meranie napr. termokamerou. Na experimentálne určovanie množstva tepla pri osových operáciách (vŕtaní) sa používajú kalorimetre prispôsobené daným podmienkam obrábánia, ktoré sú relatívne jednoduché. Ich nedostatkom sú pomerne značné tepelné straty predovšetkým telesom nástroja a upínacím zariadením obrobku. Tie plynú z nemožnosti tepelne izolovať nástroj a obrobok v telese kalorimetra.Existuje niekoľko spôsobov na sledovanie teploty v mieste rezu pri vftaní použitím nepriamej metódy,pričom zabudovať termočlánky v oblastiach vzniku tepla je nepraktické alebo nemožné.Radiálne rozdelené puzdro z teplotne izolovaného materiálu je vložené do radiálne rozdelenej oceľovej objímky, pričom sú puzdro a objímka zaistené proti pohybu skrutkami, v puzdre sú vložené termoelektrické snímače, ktoré sú pritlačené k meranej vzorke tepelne izolovanou skrutkou.Konštrukčný základ snímača teploty spočíva z tepelne, mechanicky a chemicky stáleho plastu. Hrúbka steny je navrhnutá tak, aby bolo možné v materiáli vytvoriť kanáliky s dutinou, do ktorej je vložený spoj termočlánku. Otvory sú vyvftané tangenciálne do takej hĺbky, aby po vložení termočlánku jeho spoj vyčnieval z vnútorného otvoru puzdra niekoľko desatín milimetra. To zabezpečí styk termočlánku so vzorkou vloženou do puzdra. Na definovanie kontaktu hlavice spoja termočlánku o steny otvoru na jeho stálu polohu boli vytvorené radiálne otvory so závitom v mieste spoja termočlánkov. Do nich sú zaskrutkované plastové skmtky,ktorými je možné presnejšie regulovať polohu spoja termočlánku, resp. jeho tlak na vzorku. Plastové skrutky sú zvolené kvôli tomu, aby minimalizovali vplyv na meranie tepla na spoji termočlánku. Tepelne vodivý spoj medzi termočlánkom a vzorkou je možné zaistiť aj teplovodivou pastou.Prehľad obrázkov na výkresochNa obrázku l je znázornený rez zariadenie na experimentálne meranie priebehu teploty pri vftaní. Rozmiestnenie jednotlivých termoelektrických snímačov je zobrazené na obrázku 2.Konštrukcia zariadenie na experimentálne meranie priebehu teploty pri vŕtaní je zobrazená na obrázku l. Základ tvorí radiálne rozdelené puzdro l z tepelne izolovaného a chemicky stáleho PUR elastomeru V tvrdosti 90 °Sha a hrúbkou steny 20 mm. Puzdro l je vložené do radiálne rozdelenej oceľovej obj ímky g z materiálu ll 600 a hrúbky steny 3 mm. Puzdro l a objímka g sú rozdelené radiálne rezom šírky 2 mm. Táto medzera umožňuje vloženie vzorky j do puzdra l a jeho deformáciu, čo vytvorí napätie potrebné na upnutie vzorky 5 počas vftania. Zaistenie puzdra l a objímky g proti pohybu je spojením dvomi skrutkami ą M 5 x 15. V puzdre l je vložených 15 termoelektrických snímačov í typu J, ktoré merajú povrchovú teplotu obrábanej vzorky á. Termoelektrické snímače A sú pritlačené k meranej vzorke 5 v mieste merania skrutkou Q M 4 X 6 z PUR elastomeru. Rozloženie termoelektrických snímačov i je v puzdre l od okraja 10 mm a v puzdre v rozstupoch 10 mm. Rozmiestnenie jednotlivých termoelektrických snímačov A je zobrazené na obrázku 2, kde je pootočenie série snímačov í o 120 ° proti predošlej sekcii.Toto technické riešenie bolo skonštruované vďaka podpore projektu KEGA č. 035 SPU-4/20 l 4 s názvom Integrácia inovačných trendov V obrábaní kovov, metrológii a manažérstve kvality do univerzitného štúdia.Medzi najväčšie výhody patrí ľahký prístup k povrchu, a teda jednoduchosť merania. Ide o meranie povrchovej alebo strednej teploty obrobku. Informáciu o teplote na rezných hranách je možné získať len nepriamo výpočtom, resp. modelovaním. Aby bolo možné výsledky experimentov priamo porovnávať, je potrebné použiť tie isté tvary a rozmery a kvalitu povrchu vzoriek. Tak je možné získať pomerne presné údaje o teplotnom poli na celom povrchu obrobku a jeho zmenách v čase a na tomto základe zostaviť inverzný model prúdenia tepla a určiť priebeh teplôt v miestach vzniku tepla.Zariadenie na experimentálne meranie priebehu teploty pri vítaní, V y z n a č u j ú c e s a t ý m ,že radiálne rozdelené puzdro (1) z tepelne izolovaného materiálu je vložené do radiálne rozdelenej oceľovej objímky (2), pričom sú puzdro (1) a objímka (2) zaistené proti pohybu skrutkami (3) a v puzdre (l) sú vložené termoelektrické snímače (4), ktoré sú pritlačené k meranej vzorke (5) tepelne izolovanou skrutkou (6).