Stageverslag betreffende een onderzoek naarverspaningstemperaturenLouwers, W.

Gepubliceerd: 01/01/1974

Document VersionUitgevers PDF, ook bekend als Version of Record

Please check the document version of this publication:

• A submitted manuscript is the author's version of the article upon submission and before peer-review. There can be important differencesbetween the submitted version and the official published version of record. People interested in the research are advised to contact theauthor 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

Citation for published version (APA):Louwers, W. (1974). Stageverslag betreffende een onderzoek naar verspaningstemperaturen. (TH Eindhoven.Afd. Werktuigbouwkunde, Laboratorium voor mechanische technologie en werkplaatstechniek : WT rapporten;Vol. WT0332). Eindhoven: Technische Hogeschool Eindhoven.

General rightsCopyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright ownersand 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 ?

Take down policyIf you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediatelyand investigate your claim.

Download date: 18. Apr. 2018

WT 0332

- - •• ., .... · ....... _ ........... VM

t"'I~.'_'" ... " • .-.. .......... H ................. • ~,_ _ _____ .MM't WIt ........ : Verspaning

titeh Stageverslag betreffende.een onderzoek naar verspan1ngstemperaturen.

autnr(s): w. touY/era

MCtl ... I .... : Dr. Ir. H.J. J. Kals

'._"'~'I,.. :rrt d1 t stageverslat ,v1ndt U eenalgemene" 1nleiding. waar1n het verspaningsproces onder de loupe wordt genomen; alameda een beknopteatleiding van het therm1seh model volgene Boothroyd.

. -

Verder worden de beitelkracht- en spaanstui~{Zt f' meting 1m de gereedeehaptemperatuurmet1ng behandeld.

pro ....

" .. ','."

~

/1'1'181 1914' .

........ ·wz. 48 .

..... ,YMr puWicatt. In:

Inhoudsopgave:

Voorwoord 1 0 Beschr~ving van de Technische Hogeschool 20 Algemene aktiviteiten van de Technische Hogeschool 30 Aktiviteiten van de sektie verspaning 40 Beschr~ving van eigen werkzaamheden

Inhoudsopgave

Hoofdstuk 1. Inleiding. 1.1. Omschr~ving van de proef. 1.2. Theoretische grondslag van de proef

a) Primaire deformatiezone b) Sn~krachtrelaties c) De energieverhouding ae en het thermisch model

Hoofdstuk 2. Uitvoering van de proef. 2.1. Beitelkracht- en spaanstuikmeting

a) Draaibank b) Dynamometer c) Het :1.1ken d) Verspaningscondities

2.2. Gereedschaptemperatuurmeting a) Draaibank b) Beitelhouder (meetprocedure/meetopstelling) c) Correcties d) Het ~ken e) Verspaningscondities

Hoofdstuk 3. Waarnemingen+ Berekeningen.

Hoofdstuk 4. Conclusies.

Literatuurlijst.

1,

Voorwoord. 10

) Be~chryving yag de_Technische Hogescho£l~ Geschiedenis •

• ~~, ,~ 'W_··· , ._._ ••

De Technische Hogeschool Eindhoven werd gesticht in 1956; zjj was daarmee de tweede van ons land. Reeds op 19 september 1957 kon het eerste gebouw -het paviljoen­worden geopend en werd met het onderw~s en onderzoek be­gonnen. Er waren aanvankelljk drie studierichtingen:

Werktuigbouwkunde Elektrotechniek

en Scheikundige technologie In 1960 werden de studierichtingen voor wiskundig ingenieur en natuurkundig ingenieur opengesteld; in september 1966 kon de TH een aanvang maken met haar zesde -en voor Neder­land geheel nieuwe- studierichting: de bedr~fskunde. Sedert september 1967 bestaat er de afdeling bouwkunde. Karakteristiek voor de opzet van deze nieuwe TH was de in­tegratie van de wjjsbegeerte en de maatschappijwetenschappen in het basisonderw~s. Verm~den van nodeloze grenzen en streven naar doelmatige samenwerking hebben een belangr~k richtpunt betekend en ook een stempel gezet op de architectuur. Loopbruggen verbinden de gebouwen onderling en realiseren de samenhang van het complex; er is een centraal college­zalengebouw voor alle afdelingen: het auditorium.

Het • De bestuursorganen van de THE z~n de Hogeschoolraad

en het College van Bestuur. --:H9geschoolraad. Aan de Hogeschoolraad behoort de bevoegdheid tot regeling en bestuur van de zaken van de hogeschool in haar geheel. De Hogeschoolraad bestaat uit 40 leden. De leden van de raad worden voor 2 jaar of, voor zover het de studenten betreft, voor 1 jaar gekozen, onderscheidelljk benoemd.

2.

Van de 40 zetels worden er 33 bezet door leden van de hogeschoolgemeenschap en 7 door leden die geen deel uit­maken van de hogeschoolgemeenschap. De verdeling van de 33 zetels van de raad is nu alsvolgt:

15 zetels z~n bestemd voor leden van het wetenschap­pel~k personeel.

9 zetels voor leden van het niet-wetenschappeli,jk personeel.

9 zetels voor studenten. De raad stelt het ontwikkelingsplan en het financieel schema op; z~ stelt de begroting vast en bepaald richtl~en v~~r de organisatie en coordinatie van het onderw~s en de wetenschapsbeoefening. De raad is tevens belast met de zorg voor de voorzieningen ten behoeve van de studenten. -College~~mEes~u!.

Het College van Bestuur is belast met het dagelijks bestuur van de hogeschool en het heeft in elk geval tot taak het voorbereiden, bekend maken en uitvoeren van de besluiten van de Hogeschoolraad. Verder voert het het financieel en mate­rieel beheer, sluit overeenkomsten en houdt voortdurend toe­zicht op al wat de hogeschool aangaat.

3.

Bedr. Wis­kunde kunde

I

Teehn. Nat k

THE

Werkt. bouwk.

VAKGROEPEN

Elektro teehn.

Ontwerp Stromings- Produktie- Verbrand. leer tee~niek teelmologie motoren

SEKTIES

10 elektronika -dienstverlening

Seheik. Bouw­Teehn. kunde

I Aandrjjf'­teehniek

Teelm. Meeh.

20 meettechniek -verzorging praktikum -maken van lengtestandaards

o 3 plaat ehe vormgeving -onderzoek anisotropie van mate-rialen

-ontwikkelen theorie: dieptrek-, buigen

~.O verspaning

4

50 fysiscne bewerkingen -onderzoek in het ontsteekmechanisme bj,i vonkero sie

-onderzoek naar karakteri pro-cesparameters i.~m. optimalisatie

60 numerieke besturing -ondervl~s, praktikllm -ontwikkeling van prog:(J. verwerking

technologische gegevens voor de be-1,verking

70 gereedschapwerktuigen -ontwikkelen van rekengereedschap -analyse van • werkt. m. b. v.

elementenmethode

8° medische tecb..niek -ontwikkeling hart- long machine -intensive care units

5.

30) Akliyiteit~n_v.§:n_d~ .@ektie_v~r.§.p.§:ning.

Tijdens mijn verbljjf van 2~i maa..Tld bij de THE heb ik gewerkt in de afdeling verspaning. Zjj houdt zich o. a. bezig met: -het ontwikkelen van een verspaningstheorie

(thermodyna~isch model: aIleen meten van krachten adaptive control)

-onderzoek naar methoden om levensduur van sni,jgereed-schap te voorspellen.

(a) temperatuur i.v.m. thermische belasting (b) slj,itage (c) gereedschapsbelasting

-stabiliteit van de verspaning -praktikum verspaning -onderzoek naar het gedrag van brosse materialen

(in het bj,jzonder van hardmetalen) -taak in het onderwjjs

40) Be~chryving yag ~igeg ~erk~agmhedeg.

-Bestudering van de cOllegedictaten P1' P2 en P5" -Bepaling van beitelkrachten en spaanstuikfactor m.b.v.

de tweecomponenten snijkrachtmeter. -Bepaling van beiteltemperaturen m.b.v. een speciale beitelhouder volgens de methode van Gottwein.

-Rapport age •

De beitelkrachtmetingen heb ik 3 maal over gedaan, omdat er in eerste instantie verbeteringen werden aangebracht in de registratie van de krachten en omdat er later moei~ lijkheden optraden met de draaibank.

De heren Bus en van Sorgen hebben de opstellingen voor de beitelkracht- en temperatuurmetingen in orde gemaakt.

De beiteltemperatuurmetingen heb ik wegens tijdgebrek niet kunnen afmaken.

6.

Roofdstuk 1. Inleiding.

1.1. Omschr~ving van de proef. Ret eigenl~ke onderzoek bestaat uit twee delen; teweten:

10 Beitelkracht- en spaanstuikmetingen. Deze metingen z~n nodig om de beiteltemperaturen te berekenen aan de hand van een thermisch model m.b.v. een computer­programma.

: '20 Gereedschaptemperatuurmetingen. De waargenomen temperaturen worden met de berekende tem­peraturen vergeleken, ter controle van het thermisch model. Ret doel van het onderzoek is dus: toetsing van het ther­misch model aan de prakt~k.

1.2. Theoretische grondslag van de proef. Ret machinale verspaningsproces is moeil~k nauwkeurig in details gade te slaan, omdat het voor het oog te snel ver­loopt. Aan de buitenkant zou het proces beinvloed kunnen worden door allerlei b~versch~nselen die weI kunnen optreden in dat randgebied, maar waarvoor de voorwaarden in het inwen­dige ontbreken. Kenmerkend zal weI z~n het verloop van het proces in een representatieve doorsnede van beitel en werkstuk. Fig. flaat zotn doorsnede zien, waaruit bl:ijkt dat de oor­spronkel~ke structuur van het materiaal zich scherp onder­scheidt van de structuur van de spaan. De spaan vertoont namel~k een duidel:ijk textuur- en vezel­uiterl:ijk. Er is geen overgangsgebied waar te nemen. Onder de l~n AB is er niets gebeurd met het werkstukmateriaal; boven de l:ijn AB verandert er "niets" meer aan de spaan. Ret gehele vervormingsproces van het werkstukmateriaal tot spaan moet in een zeer smal gebied rond het vlak AB hebben plaats gehad. De spaanvorming komt tot stand door afschuiving van het

7.

JfjJf2a

Y'

. . ... vidA. tat ItJlIitIl r .. (» .

8.

werkstukmateriaal langs dit vlak: het afschuifvlak. Dit is het vlak door de sn1jkant, dat met de richting van de sn1jbeweging een hoek~, de afschuifhoek, maakt. Ret overgangsgebied rond AB noemt men de primaire deformatie­zone. Ret contactgebied tussen spaan en spaanvlak wordt aangeduid­als de secundaire deformatiezone. t gebeuren in de secun­daire zone is ui twendig gezien te beschr1jven als een wrij­vingsverschijnsel.

a) Prim§;i.!:e_d~f.Q.rm.ati~z.Q.n~.

Zoals in Fig. 2 getoond wordt, is het karakteristiek dat twee met het materiaal verbonden gedachte onderling lood­rechte richtingen (X,Y) na deformatie niet langer ortho­gonaal z1jn (X,Y'). Er is een hoekverdraaiing ~ab opgetreden. De grootheid tg ~b heet de deformatiegraad van afschuiving (ac ). In de figuur is een deformatiezone weergegeven met een dikte be , begrensd door het afschuifvlak dat onder invloed van de afschuifkracht Fsh met de afschuifsnelheid vsh een­parig beweegt t.o.v. het tweede begrenzingsvlak, het sta­tionaire vlak.

Op grond van waarnemingen, zoals geschetst in Fig. 2, is nu een eerste verspaningsmodel op te stellen, weergegeven in Fig. 3. Aangenomen wordt dat als gevolg van de mecha­nische belasting van de beitel op hetmateriaal een defor­matiezone met dikte 6C ontstaat. Enerzljds is de begrenzing van deze zone het stationaire vlak, verbonden met het werkstukmateriaal, en enderzljds het afschuifvlak. De beitel beweegt t.o.v. het werkstukmateriaal met een sn1jsnelheid v en de geometrie van het gereedschap dwingt het afschuifvlak met de snelheid vsh te bewegenm.b.t. het stationaire vlak, terw1jl de spaansnelheid Vc -wordt. De richting van deze beweging ten opzichte van de snj,jdende beweging wordt gegeven door de afschuifhoekf·

9.

II

I 1",

I I

I

I

.beiteL

v

v

Jig. 4

1

\

\

\

1 I \

10.

Na het t~dsverloop 4\ is de beitel vanuit de situatie I aangekomen in si tuatie II, waarbij dan het stationaire . vlak bereikt is. Op dat ogenblik is het punt Bo in B ge­komen: BoB: vsh x 6~ Ten opzichte van het spaanvlak heeft het punt B zich tegel~kertijd verplaatst over een afstand BoBt : Vc x 4G. Door deze beweging is het defor­matiegebied AoEoCoDo overgegaan in het gedeformeerde ma­teriaalelement AoBCDo. Op dit ogenblik, na het tijdsverloop At, is die situatie ontstaan, waarin een nieuwe deformatiezone is ontstaan; het oude stationaire vlak is afschuifvlak geworden en het hierboven beschreven gebeuren herhaalt zich. Wezenl~k is dat op deze manier een schjjnbaar continu ver­lop end proces wordt beschreven als een opeenvolging van zich op identieke wijze herhalende deelprocessen: -het vormen van een deformatiezone, -het afschuifproces in die zone, -het stationair worden van het afschuifvlak t.o.v. het stationaire vlak, zodra de beitel de deformatiezone heeft doorlop.en.

Op het ogenblik van voltooien van het deformatieproces is de deformatiezone overgegaan in een spaanlamel. De aaneen­schakeling van spaanlamellen vormt de spaan. In Fig. 4 moet men zich de deformatiezones en de lamellen gepresenteerd denken door metalen plaatjes. De afschuiving wordt gesimuleerd door verschuiving van de plaatjes t.o.v. het afschuifvlak. Voor deze passage en ook daarna zijn de plaatj es onderling stationair. Qp!!,!erking: Di t lamellenmode 1 berust op waarneming. Bj,j

beschouwing van een spaan valt de lamellen­structuur o~~iddelijk OPe

b) Snykrachtr~l~tieft·

N :: Fv x v (1 )

E :: Esp x V :: E x A.v.T (2) sp N :: E . T (3) .

11

hierin is: N = Sn~ver.mogen = Vermogen v.d. hoofdspil

Fv= Hoofdsn~kracht v = Sn~snelheid

E = Verspaningsenergie V = Spaanproduktie A = Spaandoorsnede T = Snj,jt~jd

Ui t de vergel~kingen (1), (2) en (3) is vergeljjking (4)

af te leiden:

Fv = Esp x A (4) De specifieke verspaningsenergie in deze vergel~king is samengesteld uit twee delen:

-de specifieke deformatie energie Esh -de specifieke wr~vingsenergie E~

In het in het voorafgaande ontwikkelde verspaningsmodel hebben we reeds gezien dat de afschuiving verloopt met

de snelheid v sh-De uitwendige kracht die dit mechanisme op gang brengt is de afschuifkracht Fsh ' zodat het deformatievermogen gel~k is aan

Nsh = Fsh x vsh en de specifieke deformatie energie

Fsh x vsh E -

sh,pe,. v x A (5)

Opgemerkt moet worden dat er b~ het verspaningsproces ook secundaire deformatie van de gevormde spaan langs het spaanvlak optreedt_ Deze metaalvervorming is in principe op analoge w~ze te beschr~ven als het gebeuren in de primaire deformatiezone. De deformatie wordt ken­baar in de uitwendige kracht F~. die tezamen met de spaansnelheid Vc het benodigde vervormingsvermogen oplevert.

Daar de secundaire vervormingskracht Fe de spaan in z~n afloop belemmert, kan h~ formeel geinterpreteerd worden als een sch~nbare wr~vingskracht en de b~behorende secun­daire deformatie energie als wr~vingsenergie. V~~r het wr~vingsvermogen geldt:

N~ = F~ x v c

en voor de specifieke wr~vingsenergie

Fr x Vc; Ev -

0$;«' v x A (6)

Uit de vergel~kingen (5) en (6) voIgt dan dat

E SPtot

=

en met vergeljjking 4 v x A

eft dat

X vsh Vc

F v = F sh + F~ x ( 7 ) v v

Vergel~king (7) beschr~ft hoe de hoofdsn~kracht als . externe grootheid ontstaat uit twee in het model van het proces primair op fysische gronden aanwezeige krachten. De mechanische interpretatie wordt gegeven in • 5. Deze zelfde figuur laat zien dat de afschuifkracht en de wrj}vingskracht ook komponenten hebben die loodrecht op de richting van de snijsnelheid staan en die dus energie dissiperen. Z~ hebben steeds te[engeste teken en resulteren een eve~~in energie-dissiperende kracht:

c"anzetkracht. De hoofdsnjjkracht en de aanzetkracht vormen salTlen de aktieve sn~kracht Fa volgens:

+ 2 = F

De aktieve sn~kracht is dus de totale kracht die de beitel naar grootte en richting op het materiaal uitoefent.

13

- \I.

Jig- 5

M.

c) De energieverhouding a en het thermisch model. -----------e------------t behulp van Fig. 6 worden afgeleid dat de in de

prima±re deformatiezone per volume-eenheid te verrichten arbeid geljjk is asn

E h = E = s spec. 1

F sh x 4S

V = t sh x At. A S = "t; h x .A S

A'.4C SJ. AC

tsh is de afschuifspanning werkend op het afschuifvlak. In het algemeen kan tsh gel~k gesteld worden aan de maximale afschuifspanning van het materiaal onder verspa­ningscondities: t:'m. Aldus geldt:

E1 ::= tm x r c t is bekend dat b~na aIle toegevoerde energie gedissi-

peerd wordt in de primaire en secundaire deformatiez6ne. (De wrijvingsenergie op het spaanvlak wordt tot de secun­daire deformatiezone gerekend). Vastgesteld is, dat voor een combinatie van gereedschap en werkstukmateriaal, en met uitzondering van het gebied waarbinnen de opbouwsn~kant optreedt, de verhouding van de per volume-eenheid gedissipeerde energie in de primaire deformatiezone tot de totale specifieke energie in goede benadering constant is; dit ongeacht de waarden van snedediepte en sn~snelheid. Zo ligt het dus voor de hand de per volume-eenheid in de secundaire deformatiezone benodigde energie E2 te rela­teren aan de specifieke energie in de primaire deformatie­zone (E1 ). Aldus wordt gedefinieerd:

E1 a =

e E 2

De totale per volume-eenheid verrichte energie kan genoteerd worden als:

I

E = E1 (1+1/a ) ="t • 'v (1+1/a ) spec. tot • e m oc e

AIle energie, die beschikbaar is aan de sn~kant van een trillingsvr~ verspaningsproces, wordt omgezet in warmte, meestal in wr~vingswarmte en warmte veroorzaakt door dis­sipatie van het deformatievermogen in de afschuifz~ne.

B~ het theoretisch bepalen van de beitelpunttemperatuur kunnen we er vanuit gaan, dat de temperatuurverhoging van de beitelpunt gel~k is aan de temperatuurverhoging van de spaan aan het spaancontactvlak, omdat:

10) De warmteweerstand van het beitelmateriaal erg

hoog is en zodoende de warmtestroom door het beitelplaatje erg klein is.

Ve.!:dgidelj~ing : Bek~ken we Fig. 7a , dan zien we dat het niveau van het water in doorsnede I geljjk is aan het niveau in door­snede II, omdat de uitstroomweerstand erg hoog is. De waterstroom door doorsnede II is klein. Wanneer de uitstroomopening groter is "(kleinere uit­stroomweerstand) dan blijkt niveau II duidel~jk lagerte z~n dan niveau I. Fig. 7b• Indien we in dit watermodel de woorden niveau, uitstroom­weerstand en waterstroom vervangen door resp. temperatuur, warmteweerstand en warmtestroom, dan bl~kt de juistheid van het eerste argument. 20

) De contactdruk tussen spaan en beitel op het spaan­vlak erg hoog is.

Van de energie E1 -in de afschuifz8ne- verdwijnt een ge­deel te fl naar het werkstuk; zodoende wordt niet E1 , maar E1 (1-)3) aan de spaan toegevoerd. Het spreekt voor zich dat p afneemt bij groter wordende snijsnelheden. IlT'JJlers: hoe hoger de snijsnelheid, des te sneller fietst de beitel over het werkstuk, dus des te kleiner is de kans voor de warmte om naar het werkstuk uit te wijken. Fig. 8.

16

r 1I It.

R= .t..<

It R:.». -~

R5ft 6

---- R'If

Jfl3- ~ t/it de reie!j 'lIt) en 6jo /Jan het COHlJ'uterprojn:tmmt!l (j,L:l. ;lO) -!blj'Jrt:

ell =/ (fJc~.s:Jv;, KJI r)

11.

In de primaire deformatiezone vindt de warmte afvoer naar de spaan over de gehele spaandoorsnede plaats. In de secundaire deformatiezone z~n de afmetingen van het energie-overdrachtsgebied beperkt (zie Fig. 9); hier­door kan slechts een gedeelte van de energie E2 aan de spaan worden overgedragen:~.E2. Fig. 10 toont het verloop van ~.

Zodoende komen we tot de volgende vergel~king:

Z1,.in voor bepaalde versp aningscondi tie s F v' F f en.i\. c bekend, dan kunnen 7: m' 6" c en ae berekend worden met behulp van de vergel~kingen (1.5) (1.8) (1.14) (1.20) en (1.)0) uit dictaat P5. fo en ~kunnen uit de figuren 8 en 10 worden afgelezen; fen c zjjn bekend. Zodoende kan.68 worden berekend. Dit alles gebeurd in het computerprogramma op bIz. 20.

Ila::: temperatuursverhoging v.d. beitel jl= soortel~ke massa c ::: soorteli,ike warmte

Fv = hoofdsn~kracht Ff = aanzetkracht

ftc = spaanstuikfactor

It

R!I' 9

0L~6(r.

(''fa 1 ~:v!~<~

~tq~

f?5'.!'0 01510'

~5/rn

(:65(1 :','5(;::1

?570 :£>1,,)

I}S9C'1 C~,ff1t.,

?16F~

r'lE21 ''1630' 7640 ~650 '''66(;~

%7P: 0f,I::;(?'

:~9r.A

·?I(r,~~

('"'Il~

(;~T~~

?:/31ia! rlq L~Ql

'~~:;:c T\l' \Tt,(;H.; 0'lSF T Xl C~), .~, ! ) ; l;::~.;rL';;~= 'l:iCTrv'J (i1.T1~1 n,.0t·'CE:~[ n-MI/\)) ;FTlI ('~, '3, ::<l.·q;;;,*! W'/PT);

~~C~ :=s 1\J (P~~IS-G~,0'j\TUl ~ ); !)nr):=cos (PL:T"S-c~r\·>T\;lJl., ):; . E~;E:=S 1\J (')"HPHE-(~!)T':;·.J0L ") "); FFF :=CJS (?* (P~T::::-GC;:>,!\l{JL ) );

n,;;-qrr:)/S T\J (PRTE)+CCC/Df:.r;; SQAC:;: (11); F nCi n .. !~, GC.v:·'"C'~:F); "'iU(~At"l::::: (FFf T hnnQ+F'v( IJ*Al\il.)1 (1'\,. r TJ *;)1'11'1_ r~T T HA·C;,'\); SOAr:E( I? );F IXl." (1,'4,"':UCW,I); S?t¥:ECI); A?::= (! .. ,·"lr'1r;SI:~r I l*~q)IP'U(~tf";-l +Lr(·-1CE?[ n *AA{~a TXT 0, lb AE) ;:',)'1.(;;;:; SPqCE(lj ); T[\U,\<AX :=Fv r. T)I ( ('\[:;+ 1 )/!,\E)*l:l*u*GLY"C~:~~) ; FI/)T (1':', 2, TI\lMl\X); ;:, T('\}LiL :=T~U~/t:;XH 1 +E:":~~) LSPi\r,S( 1 (D; riDl' (A,?" S T(i\JL~~); TI.\~.J\iUL: = Tf1UV; f\)< *FFF ; S~;),~:V:::;:: (>D ;Fl.:)T (6, :~, T l\lNUL ') r'JLGR; S?AC'~~(!) ); ':{nJ: =4* ( «(yj ... ! )*C:''¥''lr,:;:-::::* (1 +i\E-U~.'\:C-;'~Er T] *i~.I\/~ ') )/ (0E*nnq* (1 + ESE) )­

y:/ (~)*nqq) '); Fj /)1 (6" 2, l{Pll); Spt\:;:: (1 (:1);

L,::)~::: « C1+ 1 )1P'1)* «;..r*Gi\'\1r:~:S)/I'lE:»ok ((UV',lCEEf T JlFFF)­( (l/q;T,"'J)* ( 1 + AS-LAV,f';::<:E[ J 1 :kA.L\I~) / (1 +F:E~;; ') , ) )­q/ (?*n-:<n) ;FlnT (f: .. :~, 1..5); \JLCd;

.s·Dtlcr;: (if"').: nET/\,'\1;:"1.Ti,\:=:V,GTfl\i (rT!lLi\JU!,/S TG\TUL ),., {(!..i'ilO- t":l (0.*nqn) )1 (KHf)-J,5») '); S YCr<A.,'\L?1·U1DS:'<;: = TAL7f";f1?1* (1 +.'3 T'lJ (P* (PT/Ll-n~:T!\(.lLPt..l'A»); F~.,OT (6,?, S rc;r'·'t'\(.lLpuAD:?.:F::H S;:!'t\CS( 1 0\ ');

TL'l~J!\LPUAD;':E:=Tt\UY:l)X*C;,)S (0.* (P T /Ll-P:::T,-::l!)l,P';·-!tl, ') );

FL .. )f (t',~, T~l,"iL;:;';fAD~1':); S':)(''l(::E (R);

:= (t~i}*r:* (0. 1 *~H« 1 ?I:kvf TJ)/6) )/X; S ~=::~*C::l T\J(puTF:)/r,:1S (D'\..fE) H T:={:1:*LAT·1CE2f Jl*{f'Il.l*t..l'))/(1. hyt1()); nF:TtH=p. 5qq l l1 1-0. WY:: 57 p·l 9*:3"'$- 0". ·"1('''1 iH;Qti4*S*S*"·; AJ.,P4f\:={)\. r<1'ff:/;j+?J. 199"<91 *1-'1. ~0?1r.'5%621*T*T*T; f)u .. Tt'~TET,'\ t= ( (l-71S1'I\)+ UX!,DuA/AE)))/ (~)*r:); TE'L'\:=T;:'-=-UY>'JCL+f)T:I.TAT:;:TMFLOT (6,? .. TFTI\) ;\JJ,CtC(;

(lf7 5 ~~ • T:?·J f)' ; \It, r. ~1 ; (1f/60 Pt~ L.JTTi;>:T (. (' }>;:~ST (7('/7(1;

:::l7~0

fJ(f 9(:>'

,'11::;;::':;'

0R10 91>1271 (jR30 ~r'l

0~50

71870 W<P0

,1I1:='iEt:;f);' TF',Jil.=l' fHE',\.j"GJTJ"P,f',\j7: PEl r·nTE;'I',[ (' (" E;'\JST [! \I Fl.) FF !Ar"~CSE n:: \1 :;:!'~I\\lDS'1S\j (,.1i\= 1): • ) I ) ;

,TA :=;~EAn; • JF' .JA= 1 • Tf..!'F)J' '[:/)T(') ' S\j5\J; P:-i T\JTTEY,T (' ('. S\JST l' q T?: \.iEr1.L,:\\J[;F.iIE\)(, fA::: 1 H')' ); ,Jl'l:=REt.m;· IF' .J.'\=1'Tl·0}' 'GOTO'S\rliH 0:1 PJTTEXT (. ('. E\JST l.: GA. ... :'\JUL T:~ "·:"'1i!'\.\ms~(r~··1 (,.JI'\= 1 ): • ) • ); ,JA:=!\.EAm • IF' ,J4= t • T~";\j' • G1T'l' (~4\Y0'll\;

~Ji\: = HEt)D; • IF' ,y\= 1 • T'Yi=:'V • • GOTO· Ei(?V;; Fn\11TEtT (. (. ~'. :;;-,}ST U d.:J C ~ TET!\\]iJL n: \·E:;-:tl\}DFJ{};:\j (cJi\= I): • ). ); IJA: =t~S·~I); t Tr"" ~.J4= 1 t Ttff-:\J f 't~OTO' TE!v:P; t E\J1)' ;

t'\'t.1EAD n~~y

F'I\~1rx)\J?

Finr:ESSn:vl:i: iT,) ''1l PJ iV1 SEC: r;!)\J\JECT Fl\JT r':;;; ~\~~ 4:1 (H) V, T\J LEF T ,-;T lIS 1·r;.'1. 1;:: .'i

Q(} ,~~~;t\ f) p;~)

'JL.T! .JH \Y:":-;A: J \I04\-~T~: ,::;T (.\\If)"fY11

en 1:1, r...;;:f'\f' i, lST

00~(l ~ .. ~t{~/'fr:, ,~E, T,,\L'ir;>~.'~x~ S TG\J~ .. :l., Tt~~J\JUr~,~'l, t(~:}, t.S, r'rC~~T/:~{)J):)U/\.t (1?il(1 S IC~<"(~LJ)~]i~l)S:=::, ·I"Al}~\i."tP~rA_Dl~~,:, :fJ, C, 1-<, TE'T (\',J(Jl" ~, S, T;I 1:'l5~ DETt.\, 4J":)(..7(\, p~1~Trn'ET(\!, TT::TtI; c":"~6!7i OT:=l;*{)HCTA\J(!);

JY~ 90 (; /~(rl~']. A :

[?l r1i:~ PH T\~'TT~~~~<r (' ( 'C:1,~:.F.:F J~I~ rV~~H.rIS \j (~\J D!'~: S:~;(';.f\\!~~J}~!..{ Gf\~\':\Ji :it., ((:r~:~D. ,: f )' ,; rfll1 r~ (;r\":\JUl. :=:.t:')V); (.11 ;"~0 Q :~>j-\JUI~ ::::C!~>:\TC:jt,*P r 11 f~~~.: L\,'~)~% ~=S T'\J (Gt'\1i1\n.~r _, ); 8~~~! =r(JS c(: ~:I:\J{ It, );

(ll Lt~0 p{~ I>JTT~~';\1',{ t ( t C::;:F~F r'\!~: (\(,dr'IJ~ \- ,~>j Dr: r·:x-~'.). rVJ:')') ;t'~ :=t·~~/'~J);

(,~15~1 T8'v1P: 01671 ("17:1 (~1 q0

';:P1n ;~?LV:'

::t-=?50 0';; T \iTT:;:>lT ( , ( • C?EEF DE t\t~dDJ;; \" :.'\\} ))E S\1EnF.n,·1EF:DTz~ nn"FV:.) ~ • )' ); ?P6t;>, Q:=:~E!'\C;

fJf277! (lll\)?:

rr-"~(" PRrNTTEXT{' r'GEEF DE ',~AI"\RDE VA:\! DE ;~A\JZET H(MM):')' HH:=HEAD; 029,;) 5\IS\J: :-'1300 PRI\ITTExT(' (·'·gr

i~3P'/l • BEe; I\) I • rEt.\), f f,\-'<HIW' v, ;<'i"" fo'F "TjlM~EF:r. 1 ~\J] ; ?133(·::' P;~,T\lTTF:Xl(' ('(~1~~!" TJ~~: "/:t~/v~nE\J \./?\"..j v,F\.',FF,I .. /)'v7CEl~1" ');\Jt)~~FS;

"I;1'C Pi:" FIT n:xT ( • ( , \; ('< /1,/; 1'\1 ') ; Fv (.J ) ; i-F (\) ) ; IJ.\j\V~E~:· )' ) ;~\jLC'U 0350 'FD~'!:=l'STS~'l'U\ITTIJ'\I'

17,3(,0 • n!:X; T\J' '" t T] :=fEt\!); Fv r I] : ~"137(t1 't~\J1)·; ·,JL·Cq: :1]Qr, ;:ld T\JTTEXT ( , (.

:T3 '~5 PR r'JTTF:xT {' (. 03C)(~ P:~ I\;T'Ei<T ( • ( • (''';Oin F"{ T"JTTExT (' (.

T

tTl

C('::;'lr:f:r~

~T~' )' ); \J!..C~i ; S rl:::\UL (\)/f;1:<1">,)

t,S (:cr'; )' ). ) ; \rL~r~ ;

• ) f ) :

,111 1 OJ ;::'H T\n TTi: I<'T (. (' D'~J\jTr;:~XT(' (. T l~t~ AL~ P'=-Y\I:sr;: (:\J /i"1f ',,!- -(~ ) • ) , )";

fJ.Q

Hoofdstuk 2. Uitvoering van de proef.

2.1. Beitelkracht- en spaanstuikmeting a) Draaibank. AIle beitelkrachtmetingen z~n uitgevoerd op een draaibank van de :KV Nederlandsche Machinefabriek n Artillerie-Inrich-.: tingen" type DR200UM. Het nadeel van deze bank is, dat toerental en aanzet niet traploos te regelen z~n. Zodoende moet de diameter·van de te verspanen paal steeds worden aangepast om op de gewenste snjjsnelheid te kunnen meten. Het beschikbare (en dure !) materiaalwordt op deze manier niet optimaal verbruikt.

b) 12Yn8!Q.o!!,!ete,!:. Om de beitelkrachten te kunnen meten wordt gebruik gemaakt van een beitelkrachtmeter volgens ontwerp ten Horn, Schur­mann. ( Fig. 11). Fig. 11 geeft een vertikale doorsnede van de sn~krachts­meter met aangebrachte ijkinrichting. Het belangr~kste onderdeel van de sn~krachtsmeter best ui teen kop, een dunwandige pjjp en een dikwandige, buis­vormige schacht. Het geheel is uit een stuk chroomnikkel­staal vervaardigd. De inwendige ruimte van de sn~krachtsmeter is verdeeld in een waterkamer en een gedeelte waarin twee paar passieve strookjes en de bedrading zjjn aangebracht. Het water,dat gebruikt wordt om het meetelement en de rekstrookjes op constante temperatuur te houden,stroomt de waterkamer binnen en verlaat deze door de beitelkop en vangt dus de van de beitel afkomstige warmte in een vroeg stadium OPe De actie­ve strookj es voor de hoofdsnijkracht z~ln boven en onder aan de buitenzijde van het dunwandige buisdeel gemonteerd. Als de meetbuis ten gevolge van deze kracht doorbuigt, wordt het bovenste rekstrookje op trek belast en het onderste op druk. Deze twee strookjes z:ijn zodanig in het elektrisch circuit opgenomen dat ten opzichte van een strookje de

21.

lIuis V(J()R opntIfIIeI'

"

... Homet/t IIIW".8fJf'" ~~.~'.~ __ ~zp~mmwm! __ ~~ __ ~GO~'mm~ __ ~.1

Fy!!

22..

dubbele gevoeligheid wordt verkregen. Dit geldt ook voor twee actieve rekstrookjes van de voedingskracht die op de linker en rechterz~de va~ de buitenomtrek van de meetbuis zijn geplakt. In het gedeelte dat de bedrading bevat is een stift te zien die rechtstreeks warmtecontact maakt met de waterkamer. Deze stift bevat twee paar passieve rekstrookjes welke de twee \fheatstone bruggen in de snijkrachtsmeter completeren. Door de vier rekstrookjes van iedere brug op gelijke tempe­ratuur te houden, worden afwijkingen ten gevolge van de om­gevingstemperatuur voorkomen. De strookjes aan de buiten­kant van de meetbuis zijn tegen vloeistoffen etc. beschermd door een ring, welke op debeitelkop is geschroefd en met behulp van een rubberring of een metalen balg afsluit tegen de schacht. De schacht en het gat in het huis z~n op dezelfde dia~eter gedraaid opdat ze in elkaar passen. t huis is aan de bovenkant opengezaagd en kan door middel van druk- en trek­bout en worden uitgezet resp. vastgeklemd.

c) He111k§.n.!.. De twee paren rekstrookjes kunnen afzonderlijk worden geijkt door een bekende belasting, met behulp van gewichten op een hefboom aan te brengen. De hefboom draait om een va.st punt, dat gevormd wordt door een meskant aan ~e hefboom en een zitting welke aan het huis van de snijkrachtsmeter bevestigd is. De normale beitel wordt door een hulpstuk vervangen dat van centers is voorzien en dat ervoor zorgt, dat de aangebrachte ijkkracht op de juiste plaats op de hartlijn van de opnemer aangrjjpt.

De opnemer kan door middel vanaanslagen nauwkeurig over 900 gedraaid worden waardoor het mogelijk is beide paren rekstrookjes met hetzelfde befboomstelsel te ijken.

belasting van de hefboom wordt door een schommelstuk op de jjkbei tel overgebracht. Di t schommelstuk is aan de onder-

:<3.

zijde van een centerpunt voorzien, welke in de jjkbei tel past en aan de bovenzj,jde van een cirkelvormige meskant. Daar de meskant nauwkeurig centrisch is geslepen ten op­zichte van de centerpunt kunnen alsgevolg van een afw~king in de plaatsing van het mes en de hefboom, geen zIjdelingse krachten worden uitgeoefend.

t de hefboom kan een bekende belast op de sn5jkracht-meter worden aangebracht. pingen aangebracht welke ~kgewicht doen. Ret e

ertoe in de ingspunten voor t

ee\vicht van de hefboom kan ui t de aflez , bij verschillende belastingen VHn de sn~krachtsmeter, worden berekend. Om een continue registratie van de srJjkracht te verkr:ijgen zjjn de rekstrookjes via twee Hottinger Baldwin meetbruggen (KWS/3s-5) en een versterker (WT 2546), aangesloten op een C.E.C. - schrjjver. Zowel tijdens het ijken als t~dens standen aangehouden:

t meten

Meetbrug ssbereich 1000 VollbrUeke 4 Volt

Versterker: Gain 50

Uit de ijking van de schrJjver bli,jkt dan 1 0

) voor de hoofdsnijkraeht F geldt: v 2°) voor de aanzetkraeht F geldt: f

dat: 1 (cm) 1 (em)

de volgende

161 on 170 (N)

d) y'e!:s.2.aning.§.eonditi~s.!..

Omdat van tevoren nooit van verspaningscondities te zeggen val t of en eventueel in vie Ike mate zjj de verspaning bernvloeden, worden zij daarom voorziehtigheidshalve zoveel mogeljjk constant gehouden. Hieronder voIgt een overzicht van de verspaningseondities voor de beitelkracht- en spaanstuikmetingen:

21,.

1° Mat~rigal_en_snllsn~lh~den: -Witten 1N66 (X38CrMoV5• 1 )

sn~snelheden: 5, 4, 3!,

-Witten BL Extra (X45NiCrflI0 4 )

, 11E (m/ s)

snijsnelheden: 4, ,3, 2~, 2, 11E (m/s)

-EN30B=VCN45 (45NiCr18) snijsnelheden: 3, 21E, 2, 1i, 1 (m/s)

-EN26 (34crNiM06) snijsnelheden: 5, 41E, 4, 31E, 3, 21E, 2, 1i (m/s)

20 Beitel.,t Als bei tel z~jn wegwerpplaatj es gebruikt van het type Coromant

(S2=ISO: P20)

30 Aan&et_en_sn~dediellte.,t De aanzet en de snedediepte zijn voor aIle metingen dezelfde; teweten: 0,164 (mm/omw) resp. 3,0 (mm) Omdat de afstand van de spaanbreker tot aan de snjjkant van het beitelplaatje van invloed is op de grootte van de optre­dende krachten, wordt deze op een constante waarde van 4 (mm) gehouden.

- Van elk materiaal doen we b~ iedere sn~snelheid 3 metingen. B~ elke meting zetten we een nieuwe snijkant voor, opdat we iedere keer met een even scherpe beitel verspanen.

- Wanneer de bank is ingesteld en de beitel begint te ver­spanen wachten we 10 seconden alvorens de schakelaar van de schr~ver in te drukken. Gedurende deze 10 sec. krijgt het afschuifproces de gelegenheid om stabiel te worden. Na deze 10 sec. stabiliseringstpd voIgt een meettUd van eveneens 10 seconden.

- Van het materiaal dat tjjdens de meettj;id wordt verspaand, worden 2 aanmonsters genomen. Di t betekend 6 spaan.,...1 '

,25.

monsters voor iedere snijsnelheid. - Vanwege de aard van het oppervlak aan de bovenkant van

de spaan is de spaandikte h nogal moeil~k te meten. c We meten de spaandikte daarom op 3 verschillende plaatsen over 'n doorsnede. zodoende kr~gen we voor elke sn~snelheid 18 spaandikte --waarden en hopen zodoende een voldoende nauwkeurige spaanstuik te kunnen bepalen. De spaandikte wordt gemeten met een micrometer (IKA.Fein­taster) waarb~ gebruik wordt gemaakt van twee stiftvormige tasters.

2.2. gereedschaptemperatuurmeting a) Drgaibgnk. AIle temperatuurmetingen z~n uitgevoerd op een draaibank van de NV Nederlandsche Machinefabriek ItArtillerie-Inrich­tingen" type DR200PM (experimenteel type). Bij deze bank is het toerental traploos regelbaar van 0-5.000 (omw/min). Bij dit type machine wordt de aandrijving van de slede verkre­gen door een, tegen de rechterkant van het schort gemonteerde, regelbare gelijkstroommotor. De aanzet is zodoende traploos regelbaar van 0,025-40 (omw/min). Het vermogen van de bank is 60 (kW).

b) Beitelhouder. -------Uit de literatuur zijn enige principes bekend, welke ontwik­keld zouden kunnen worden tot technisch bruikbare en wel­licht betrouwbare meetmethoden. Zij z~n:

10 Stralingsmeting. nadeel: Technisch moeiljjk ui tvoerbaar

20 Meting v.d. temperatuur m.b.v. thermo-elementen, we in het beitellichac~ z~n aangebracht.

nadeel: In elk beitelplaatje moeten zeer fijne kanalen worden geboord om de thermo-elementen in aan te brengen.

30 Meting van de thermo spanning , welke de beitel tegen­over het materiaal van het werkstuk tijdens het proces onwekt.

~6.

Dit principe, dat aangegeven is door Gottwein, is door de THE verder uitgewerkt. De grondslag van de methode is zeer eenvoudig en wordt toegelicht in Fig. 12.

In de contflctvlakken tussen beitel, werkstuk en spaan treedt -tijdens de verspaning- een aanzienUjk temperatuurs­verschil op met de omgevingstemperatuur. Daar bovendien twee verschillende materialen in contact z~n, beitelmateriaal en werkstukmateriaal, eft dit temperatuursverscbil aan­leiding tot het optreden van een elektrisch spanningsver-scbi.l -de thermospanning- tussen beide mat en. Wordt een gesloten elektrische kring tot stand gebracbt door de beitel via een millivoltmeter en een roterend contact kort te sluiten met het werkstuk, dan is het mogel~k deze span­ning te meten. Om er zeker van te zi,jn dat het spanningsverlies over de verscbillende bedradingen, de uitslag van de millivolt­meter niet beinvloedt, wordt er spanningsloos gemeten; dwz. we brengen een tltegen-emk n aan, welke gelj,jk is aan de opgewekte thermosparming. Deze tttegen-emk" stel t zich automatisch in en wordt weergegeven door de millivoltmeter. Is nu door een i,jking bekend geworden welke thermospan.ning overeenkomt met een bepaalde temperatuur, dan is het voor deze combinatie van materialen mogell,jk de temperatuur van het gereedschap te meten door aflezing van de millivolt­meter. In het laboratorium is meetapparatuur ontwikkeld waarmee de methode van Gottwein kan worden toegepast voor wegwerp­plaatjes. Deze plaatjes worden geklemd in een speciaal daarvoor ontworpen gereedschaphouder. Het principe van di t gereedschap bljjkt ui t Fig. 13. Ret snijplaatje wordt op de gewone wijze ingeklemd en komt daarbij met de acbterzjjde in contact met 3 volledig ten opzichte van elkaar geisoleerde draden; twee ervan vorm"en een eriAl thermokoppel, het derde is een platina draad. Deze 3 draden zjjn opgeborgen in een verend element, dat voor een goed contact zorgt met bet beitelplaatje en tevens

Jf.ooltl.spi l Jt I artw-t ""'-_'--_

plad n

I""

Roterend c.onttU.t

I\Admerlemj'.

~

• --r--

----t- - ----- - __ --f!ii.;"'::;...r_~tI~-'-I ,

~ .l3etteLplaatje (eLelttr;6c.h. tjer.u)Leerd. Vdn weYkliuig)

,­~ltdmertemp.

'tel elektri.slfh 1et.soleert?i t,AV. clraa/./Dank.

Inl - therlno/{oppel. (lSchrHver 1l 1.

adf GIt, eL~k.tri.sch geuoleeyd

ifJerena element (Gqsl.

1..0, \/. hoofd~JO''{ eleldr,'s<h 1ei.so/ eercl t .0. v. .iJeitelhoucier.

Jfig.1J

ci8.

de trillingen van het plaatje op kan vangen~ Wanneer het plaatje sn~dt ontstaan de in serie geschakelde thermo­koppels staal/hardmetaal en hardmetaal/platina. Deze kop­pels leveren een elektrische spanning omdat de temperatuur van de sn~kant steeds hoger is dan die van de achterz~de van het plaatje. In feite hangt de spanning af van het temperatuursverschil tussen sn~kant en achterz~de. Is de temperatuur van de achterz~de bekend en is een ~king beschik­baar voor de temperatuur/spanning-karakteristiek van het koppel werkstuk/platina, dan is de temperatuur van de snjj­kant te bepalen. Vandaar het ingebouwde Cr/Al-thermokoppel. Daar de karak­teristiek van dit koppel nauwkeurig bekend is, kan ter plaatse van het contact (=achterz~de beitelplaatje) de temperatuur worden bepaald en daaruit weer de temperatuur van de sn~kant, zoals Fig. 15 laat zien.

Figuur 14a toont de ~k~curve van het thermokoppel 82/Pt als functie van de temperatuur. Deze grafiek kon worden opgetekend dankz~ eerder verrichte onderzoekingen. Figuur 14b toont de ~k-curve van het thermokoppel pt/x als functie van de temperatuur. (x=werkstukmateriaal).

Met behulp van deze twee ~k-curven kan een derde grafiek, die van 82/x als functie van de temperatuur, worden con­strueerd.

De elektrische spanningen van de beide thermokoppels worden door registrerende millivoltmeters opgetekend naar het schema van Fig. 16. De schr~ver no. 2 registreert de temperatuur aan de achter­zijde van het beitelplaatje. BI~kbaar neemt de elektrische spanning en dus de temperatuur t~dens het verspanen lang­zaam toe, hetgeen het gevolg is van het doo~varmen van het plaatje. De schrijver no. 1 tekent de spanning op welke behoort b~

c.=-Jo-a. /

/ / /

/ /

a

30.

r;t ~

!f ~------------------------------------------~ <jecons tr"ueera,

Jtrcmme

.r. teml'eratuuY' o.chterj{ant"

Nan .be!"te'r!'laatje (aple1Zln1 5chrjuer~).

0£ Ix...

%m?erat t..lUY [OC]

;jemtddelde iemJO.eratuCir .oan de tJn!Jkant.

31

I , II I I II I I II

" II I

I I J , II II

1

II II

I I J II Il

Jurie la.s.~ Sol ,beiielplaatje.

'.Roterend /t/AJliuontact.

'( II

It: I It 'I I f I II I I II I' II

II d I, II I, t I I I I' I, r I I' t I I

I, I I

II II II ,I I ~ II

" I, I,

contact achterJtant I'laatje.

.heitelhouder gei'.soleerd t.o.v:

l- __ ;;t - --111

I I t I r.;- - --- - ___ ...1 I " 1.-- -- - ----~ I'

Ii I' II II ~---- ------- ----:! ------------ I

~t 1..-_____ -"

..... m.V.

I ' I ,

e: -------------1'. ,I ----- -------..... 1~ I'

I I I I I I

.3

-I----+- - 1

-- m.Y. 6 e.m.h. - .sc.hryver 11o--___________ ...;:G:.:r;..!:"..:...'A:..;:L_-..::/j:..:(.~h.::....,...::..ljlJ:....:e:.:.,...__:;a.::.J

BjlE

%1oo,.~niiaJ1 t J J :f)oo"'''jairuj ~

1)00":'"9 dint] .5

Ji:l./?

geconsirueerde kromme .3:l/x.

le",/,_ /A. tempt. tem,-.s.

33.

het verschil in temperatuur tussen de snjjkant en de achter­zjjde (differentiaalmeting). Op het eerste moment van snijden is dit verschil het grootst, daarna wordt het geringer. Naarmate schrj,jver no. 2 meer aanwijst, moet de aanwjjzing van de ander minder worden, indien de temperatuur van de snijkant constant is •

Zoals • 15 laat zien is het mogelijk deze laatste tempe-ratuur, door gebruik te maken van een ijking, te bepalen. De beschreven wjjze van meten heeft een groot voordeel. Immers, indien de sni,jkant in zeer lcorte tijd de temperatuur bereikt die bij de ingestelde verspaningscondities behoort­en di t is zeer waarschijnUjk het geval- dan moet de werkwi4ze die in Fig. 15 is gedemonstreerd voor dere op dezelfde tijd genomen combinatie van aanwijzingen van de schrijvers 1 en 2 dezelfde temperatuur van de snijkant opleveren. Deze techniek vaYl de synchrone metingen wordt toegelicht in Fig. 17 en leid werens de grote hoeveelheid van meetpunten, welke een enkel registrogram kan opleveren, tot het met

te zekerheid vaststellen van een gemiddelde waarde voor de temperatuur van de snj5kant.

c) Co!:recti~.'s.!..

Natuurlijk zullen beitelplaatjes van fabrikaat niet volledig geljjk z5.in. ding samenstelling die invloed

soort en van hetzelfde is een geringe sprei­

eft op de thermo-el tri-sche eigenschappen. Daarom zou een correctie nodig kunnen zjjn voor de systematische af'wijkingen ,,·,relke hierdoor de metingen worden geintroduceerd. T5jdens de metingen moet de temperatuur van het werkstuk terplaatse van de klauwpl regelmatig worden controleerd. Wanneer deze temperatuur narnelijk te hoog oploopt ontstaat er eer nieuw thermokoppel nl. dat van het drukstuk (045)

tegen het werkstukmateriaal. Hierdoor zou dan weer een co~prectie nodig zijn, omelat di t thermokoppel ook een thermo­spanning levert.

31.

d) He11ik~.n.!.. Het principe van de ~king is, evenals dat van de meting zelf, bjjzonder eenvoudig, zoals Fig. 18 laat zien. De technische uitvoering van dit principe leidt echter tot een gecompli­ceerde opstelling. Deze bestaat ondermeer uit een oven en een koeler. Het ene einde van de ljkstaaf wordt in de oven geplaatst, teI'\l\Ti,jl het andere eind zich in de koeler bevind t. De beide einden van de staaf zijn verbonden met een platina draad. De temperatuur van de warme en koude las worden ge­meten met behulp van Cr/ al-thermokoppels en door een schrjj­ver geregistreerd. Tegeljjkertjjd registreert een schrijver de thermospanning tussen de warme en koude las van de jjksta.af. Voor een goed contact terplaatse van deze lassen zorgt het eigengewicht van de oven. Het opgewarmde einde van de jjkstaaf wordt tegen corrosie beschermd door in een atmosfeer van schutgas te werken. De koeler werkt op leidingwater en zorgt ervoor dat de temperatuur van de koude las on ongeveer 130 C bljjft.

e) Iel;:s:Q.aQing.§,c.Q.ndi ti~s.!.. Het is de bedoeling dat dezelfde materialen worden onder­zocht. Wegens tjjdgebrek heb ik slechts 2 materialen kunnen onderzoeken.

10 Mate.!:igal ~n_snjjsn~lheden:

-Witten W66 (X3SCrMoV5 • 1 )

snjjsnelheden: 5, 4, 3t, 2t, 1t (m/s)

-Witten BL Extra (X45NiCrM04

) snjjsnelheden: 4, 3t, 3, 2t, 2, 1t (m/s)

20 Beit~l1. Als bei tel zi.jn wegwerpplaatjes gebruikt van het type Coromant

(S2=ISO: P 20) •

35.

/214tina.

---t-----+---!----- het e tt1J.

11--_=;;;1:-----'1--- e lel£tnsche 0 yen.

r-t-----+------- tioude la~. __ +-___ -*_ /feeler:

r+-------+----,.--- tem "erat tluy Houde las.

:;chr fiVer. ~-1-----"---- teml'er4ZtlUI" hl?te la$.

JJsr.J8.

30 Aauz~t_eg ~n~dedieQt~: De aanzet en snedediepte zj,jn: 0,15 (nun/omw) resp. 3,0 (nun). B~ een spaanbrekerafstand van 4 (nun) ontstaat een lintspaan; deze is b~ de temperatuurmetingen niet gewenst, omdat z~ kortsluiting kan veroorzaken tussen het beitelplaatje en de draaibank. Daarom houden we de afstand van de spaanbreker totaan de snijkant op 3 (nun).

- Van elk materiaal doen we b~ iedere sn~snelheid 3 metingen. Hiertoe laten we de schr~ver doorsn~dingen maken op 15, 30 en 45 seconden. B~ elke meting zetten we een nieuwe sn~kant voor, zodat we iedere keer met een even scherpe beitel verspanen.

31

Hoofdstuk 3. Waarnemingen + Berekeningen.

Op de volgende bIadz~den z~n de waarnemingen + berekeningen in tabelvorm weergegeven. Hieronder voIgt een verklaring van de gebruikte tekens.

v :

Fv t :

Ff ,

:

Fv gem.= Ff gem.:

hc gem.=

Ac gem.:

f =

ae =

KBo :

Is = Bberek.= A.T. =

sn:ijsnelheid

hoofdsn:ijkracht (in cm.) '} zoals aanzetkracht (in cm.), wordt hoofdsn:ijkracht (omgerekend) aanzetkracht (omgerekend)

deze v. d. schri}ver verkregen.

spaandikte (gemeten met micrometer) spaanstuikfactor (=spaandikte/aanzet) afschuifhoek energieverhouding spaancontactlengte "sticking-lengte" m.b.v. computer berekende temperatuur temperatuur achterkant snijplaatje

= spanningsverschil over beitelplaatje

38.

-4 6~6g ~!Jo 6,,6~

0. 336· 3 .. 10

;

~ 5iJj fJ" Dill 1388

q681 '1-05# 1310.

""j6 5,JPI 0'18

3 .. ;p' ;~J£

;~6fJ

4'J7a t'eriaa I t .4<Jizitf!../1 /3o(.'.oe<>ltra XJi6 n' Cr /17(>"1 4nj'·Jtant4h 0 e k: (>

6oort. /Jew. ,.'5 (8"/~,) go I

8e/·te/maier/aat:.t5.R ("Ao). ) clIe /, I 'n:j,j .hoeK·f 0° :Joori. t.Varmte . ~#.t (~.t') • '/9anJlet ~ 0./6/1 (mm~nu.> '1esl'. 0 ... 15 (mm )"/1'1/4)1. 4crttU11? hoeft. : t" warmte;fe/. c<J';/: 0,318 ( ~.~ .. ~ Sne -Jed/eJlte ~ :3JO (mm),

)

(f%). ~) Cfj' ~Nrm. CJ; (tIlem• /J<;AtHPI A,(;tJem. 1. de 1(80 is 8Jerell.. ~T. A,e,m.k. . -(em). ( m) ( '9rod.). (171m). (mm>. (DK). (m.v.J (171. V).

it. 6 .. g3. ~/.ljfl.

1I1J( J "~9 .1/" J 391 i.3£ /I~ 8'1 F,'O ~.:l5 ""'J. 383 ~~(j8 /;76 3/; Of) 1,81 ~/lJt o.t>51 /Btl -5.,5;t 11,7..6

4R~ 111,6

3*' '1,1:1. ;/lfi "#6] .Wl] .11;08 11;36

oJgs ..1,i:t IlIg 111,8 31]" 111#1 o.~94 1,00 .3~#O 1,9/ b/{111 ~o1l9 /53! ~il8 I/,~(J

6;g5 1(.35 IIlg 400 :5,,84 11./lO

:3 1,00 fl,:l5 IIli] 383} 4,1 Of) J() .. fj6 o .. qo R,10 1111 lilt 31" 3'3 Q$lg1 1'lf 3~OIl :;,qg O/Il~ ~o31 138l 5,1:<' lOBO 7- ()O ~.30 lI!}l 39' #IN: ....

~

, 5.,6 1088

2'hl. ro ~·l() 1191] 451.J "'t,,ol> IO,JJ. .'Ib A/Of) IIfJl "9' 4,/0 .81 <'- 3i 3 l.gl ~8,{}5 l,7" o.~!(. ~oll /36'1 ~ ,11() 3.;10 Iljl 5~1 tf.lfI. I()J~~

5.68 1f).Hj

2 ro *'15 II~J 468J ..q~/6 qJ16 ,:15 ~/~O /I j 11'15 -Y5!1 .'11 q,3~O 1J95 ~fl32 i,gJ ~516 ~()4'1. 1:/94 (j~ '11.0 9,6.2 ,'It> ,I, 5 1J91 4bD 6~16 q,)-yIj

1'1t fiJlf) 3,55 Mil] 604} 4;t)() $J16 tJ,JD ~55 133/; IJII1 btXI sgo 0.3'13. :t,oq rl46/ N18! 1),51:1. ()" 056, 131g 5', /:1. ~J.36 ~O() 3,3() 1:f1l1J . 561 5"l>() Jg6.

3

1

6'i~ ~:J£. 6,;6~ .f,3~ 6J5~ :l)~()

~3:<'

/l':fJ.· ~,8J,

·3,35 , 3,;tO

3)()()

11!iI) :i/O} //71 111l 5"" Sill, 11;j6 /510.

~ ~303

I,og

.~,43

4nj'l!fV1b hoek : ~c: ;]Iell,,,:!!> hoek,~ o. 1J<I'aan7u)efC,' 6"

,

/J'Jt!25ertt::Ul! : ~N~ 3/; C" Af~6' <fnjAt:/nt:5h"elr I goo 6t:JorZe.i. ~,.trJ. : J85 (4{UI?1 3)

/3 f>/te/mdTer/dd/:)53 fl,O). Jlelhiuj.5/Joeu .: 0° d~{)/te/. lArmZe ~ 440ll ( ~. ",) m~ . t" AlAnnte 1&'1. coe!!: ~ 3i8 ( ~ . .s '1. .;/9anJlet ! ~/64 ( bP1iA) ~~aaJl floelt. .

c5neded/e-Ple. ! a,o (mm).

4/ c:fv) U <:jj.J ";Tv (N) !t'm. 1i(/{) JI1P1. 1tn1m'j' AC9~' (~ad)' de fl8e Is tP../lf'rt'f' (WI/:,) (tm) '(t l11 ). (mm) (»1»1) (<'Ii .

5 6, It> 11,15 :1 8:l] ,,0 366 J '1S 6,/l. 0 ~~5 '198 383 o,~q.;t 'J78 J~6g ~.t() ()./I86 tJ.()88 ~6oil.

4Ytt 6,#5 ~/~() /0.38]

314] 6,28 ,1,:'0 /0/1 10J .. .31" 31. o.,<J.lJ4 1/1.3 .3~J;6 :l,J(} o/'l:l qO:J1 ~:J. 'II 6,J5 .(Itl /()D. 311(

,/; 6,,1'l 11.135

/03"] *00] 6,:/5 ,(15 /()o6 101.1 366 360 0,1303 ~B5 /A~CJ £,go 0., 496 f?;098 ,601

0,,3.5 I;IU) J{)Il#.. 3j4

3~ 6)5() .I/IS

/M1] 417] "16 6,55 ~/5S /(/55. IO"'~ "" jJ.iI III 3 0.11<9 0 J/,;{)() 1(1118 q"'j!l ~/36 1511

t,.lfO :FJ-'l5. /()/i,J .IIiJ

,

..-?nati'rtdet I . - ,!JV46 3# Cr~'<I1l"6 4nj?~ani.j;'oe')( ! qOO .5()orte>l. 1RtV . . . 185 (r/vm:J.; , .. ~f!:ltelP1dge/"laAI : Sit (Rrb). ;}/e/knjJ!,./JoeK ~ of> , soortel I-f}ar.mir. · , '1-9.:f .( ~ ,,{, .;,

~ 318 (i:.:.>l ~dl1J(~;' . 0.; II>~ (1J7»YlJmlll.). 4;aaal1heu'/r, ., 6() warmit" 1el e:o$f1 · , ~ · .5 ncdt!" d/qpll!' . 3;0 (mmJ.

Q )fvl ~) " Cfv. gem, 9i {N)3tfm h.~' A- cf)l1m. (t~uI.J . (:Ie /1Bc /.$ ~.f>reJ(.

(I%) (un) ((m1) (N) ( J (mm) (mm) (~k),

6J 'it 2,66 10,1°1 45;!} 3 ~8() ~'j3 IOi5 1°1" 4b'l "., ~~gj I lJ8 3(); 6q :l/I{} ()/lg8 0135 138/ ~~"

I

6:, 5:<- (I.!O Ii/3D 408

~ljtl.. 6;fJ5 6.15 1103 ] 4bO] ~O5 ,t,l5 J/03 "'3 /t6/J ,,/)8 ~3j9 1;15 /(~3~ ~;;O 0;536 0;,(1)'1 IflOJ 6,,85 3,75 Hv3 "168

:<. ~6;Z ~fC /;.121,2" Si8] S18 . ,s () 3'10 1~/)8 . /JiB ~.3:1I 1,16 ,RB, I g fl/-IO ~558 ~/56 13i8 , '"

11f#" ~63 -'l,3i 130.9] 1~31 9,53 ~Ol 1313 1361 bi:l l lJl, (}J333 f( 1 03 iJ,3~ f.30· 0,088 "Idle /4-¥b.

~33 ~oo. /~'11 6lJ()

Hoofdstuk 4. Oonclusies.

temperatuurmetingen met een 82 (P20) beitel aan het materiaal 045 is gebleken, dat de grafiek waarin de thermospanning tegen de temperatuur wordt uitgezet een rechte l~n is. (Zie WT-Rapport No. 0267). Wanneer we nu aannemen dat dit ook geldt voor de door ons verspaande materialen, dan moet hetvolgende gelden:

Wanneer het verspaningsproces zich eenmaal heeft ingesteld, dan is de temperatuur van de sn~kant constant. Di t beteken't dan, dat bjj elk van de 3 doorsn:ijdingen (b:ij ~~n sn:ijsnelheid) de waarde van A.T. + Aemk dezelfde moet z~n.

Bek:ijken we de waarden van A. T. +...4 emk dan zien we dat deze(bjj een bepaalde sn:ijsnelheid) niet constant zjjn. Een mogelijke eorzaak hiervoor zou kunnen zjjn, dat het enige tijd duurt al vorens de snljkant de temperatuur bereikt, die bij de ingestelde verspaningscondities behoort.

Ik heb de doorsn:ijdingen gemaakt op 15, 30 en 45 seconden. Indien het bovenstaande juist is, kan men beter door­snjjdingen maken op 45, 60 en 75 seconden.

C7.berex. /1fT. Ae.m.K. R.r .... .dflmt ;9.~'iM'llll t9 .. ,rel<. 11.7. Aem/(. IKT+Aem I.RTtt;Aem

~ iB" I~il Jl3:'i I@ 4,:3 108 /6,)

a 0 6tfl.. I ~ 8 [, q, 0 r £ ~ IJ I /811 \4:; III, 8 II P I 6, /; /~B I R5,#. I 81 6,~ I 11,8. /8, 0 I 104

I~ i 6 '18 I Jt'R~tt I Q.3) ~o I ;,,0 16,,0 I

11-150 I ~8 I Jl,,8

133,,6 I 1~8l 10) I /o.,g I/~o 1

___ ~5 I 11-8 r2~3 60 ~ ~IJ I I~q 14i'l 83 I~~ ~$I. I 1j,6 ~I,ll I~ V:l 'W 14;0 I 1~3 1~3 I

1 .. 388 \4"1 I 1]/1 :tR1 8 1 /..3 6~ 15/ I /~3 15/1 I

'~/O

-. "

40 1J'f 1..!3.#. I 59 q,;. ItJ,£ /5-,) I 86 3./) Ii-5/. I !l1,O I ~3J 4.1<. qJ} J~O I

4' ['lR 1 ~/315f /~g#. [43l.. 1'1,5 I /~ll _ ~8 I q,tt 15,:£. 85

@~~I ~/I /1,4 i~5

1

5,1 1/;5,£1 te~31 153,/ I ~3 1/~3 1 /461

~j. I/~"I .5l~J I ~f} 1~3 Ii' 40 /5,'1 £1,1.1. 61 I 6,31. 111,3 '15 [ 88

I I(lrk nrv 40 C),a I 13)3

I 131 g 5 .. i I q.1.f 1"-5

1 ~6 qJD /~6 94

15

Wanneer de grafiek S2/werkstukmateriaal een rechte l~n is, dan moet & /(A'.T. --+Aemk) voor elke snjjsnelheid het­zelfde ztjn. Aangenomen dat de waarden van A. T. en.:1 emk b~l de derde doorsnljding de nauwkeurigste zj,in, rekenen we aIleen voor deze waarden het quoti~nt uit.

Beki,iken we nu voor het materiaal Witten W 66 de gevonden waarden, dan zien we dat ze, met uitzondering van die bij 5 (m/ s), tamel~lk goed constant zijn. Dit zou betekenen dat de berekende temperaturen overeen­leornen met de gemeter- temperaturen. De t ere,tuur van 2062 oK (=1790 °C) iste

oc, o~dat deze boven materiaal ligt.

smeltpunt (± 1200 °C) van dit

Ook voor het materiaal Witten Extra zijn de waarden b~na dezelfde; behalve die bjj 4(m/s) en 1i(m/s). Voor di t materi zjjn er dus ook een aantal temperaturen die goed overeenkomen met de berekende temperaturen.

Omdat het verspaningsmodel en ook het thermisch model berusten op het constant zjjn van de verhouding tUBsen

per volume-eenheid gediBsipeerde energie in de pri­maire deformatiezone en de totale specifieke energie, ongeacht de snedediepte en de sniisnelheid, is net nood­zakeltik om de gevonden '.vaarden voor Be te controleren.

Controle ae : Witten 'N66

ae gem. = 3,14 max. afwijking = -0,12 - 3,82%

= +0,12 + 3,82% Witten BL Extra

ae gem. = 2,88 max. afwijking = -0,14 - 4,86%

= +0,11 +3,82%

46

EN30B ae gem. =: 2,68 max. afwjjking

EN26 ae gem. = 2,58 max. afwijking

=: -0,35

= +0,31

=: -0,28

= +0,32

-13,05% +11,57%

-10,

+12,40%

Voor de materialen Witten IV 66 en Witten BL Extra bljjkt de ae tamel1jk goed constant te zj,in; voor de andere materialen z1jn de afwijkingen echter te groot.

Ui t de fei ten dat voor de materialen VI 66 en BIJ Extra de temperaturen goed kloppen en de ae constant is, meen ik te mogen concluderen dat het thermisch model klopt voor deze twee materialen.

Enige oorzaken voor het niet constant z1jn van de ae voor de materialen EN30B en EN26 zouden m.i. kunnen z5jn: 10

) Ret vaststellen van de coefficienten 0<. en J3 ' omdat het juiste verloop van de grafieken niet bekend is.

20) Ret ontbreken van voldoende nauwkeurige waarden

voor de soortel5jke massa, de warmte geleidingscoef­ficient en de soortelijke warmte van aIle materialen.

30) De manier waarop de spaandikte gemeten moet worden.

Li teratuurlijst. V~~r het schr~ven van ~jn verslag heb ik gebruik gemaakt van de volgende dekumentatie:

TH-dictaat P1 Collegeno.: 4.141 TH-dictaat Ps (nog niet officieel uitgegeven)

TH-rapport De meting van de temperatuur van snijdend gereed-. schap. Veenstra

Bus Zweekhorst

TH-rapport Thermo-electric characteristics of carbides Bus Touwen Veenstra v.d. Wolf

Th-rapport Het ~ken van de tweecomponenten sn~krachtmeter Grootjans

Journal of Mechanical Engineering Science Volume 8. Page 264.

Temperatures in orthogonal metal cutting Proc. Instn. mech. Engrs. 1963. Volume 177. Page 789. G. Boothroyd.