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在切削加工工艺中，刀具与工件之间有相当大的接触面积。在接触面的缝隙中，有复杂的切离和摩擦。而能源大部分都经摩擦转化为热量，产生的温度和热量在工件中的传导受到了冷却液润滑液的极大影响：工件和砂轮之间的冷却润滑液油膜吸收了大量的热量，并散发出大量的热能。当产生的热量很大且传导到工件上时，则会给工件的边缘带来烧蚀缺陷，引起金属晶格改变、不良的工件特性曲线、出现裂纹等现象。这些缺陷都要依靠冷却润滑液的使用加以避免。应尽可能的避免过多的提供冷却润滑液，因为提供更多的冷却润滑液就意味着要支付更多的费用，并为冷却润滑液的维护和排污处理支付更多的费用。
按照磨削缝隙的需要提供冷却润滑
为了在磨削时能够掌握冷却润滑液的用量，首先就要保证按照磨削时砂轮与工件之间间隙的大小来提供冷却润滑液。也就是说，既不要过多的提供，也不要提供的不足。在实际生产中，简单可行的方法就是改变冷却润滑液的供应量，如改变喷嘴位置或喷嘴种类。
在对冷却润滑液系统进行优化以及在减小工件的热应力时，了解工件和砂轮接触区域中的温度分布状态是十分必要的。为了采集到接触区域的温度数据，以便对冷却润滑液的供应系统进行优化，IWT研究所与FOS检测技术有限责任公司研发了一种专门采集砂轮和工件接触区域温度的在线检测系统。
这种快速的非接触式在线红外线温度检测系统得到了德国联邦政府经济发展研发项目的资助，FOS和IWT公司都参与了这个研发项目的样机试制。图1所示的就是集成了IR红外线温度检测系统的砂轮示意图。 （图片） 安装温度传感器的砂轮
图2所示的为安装了温度传感器的砂轮，由砂轮体、环形金属槽和金属槽内的检测电子元器件组成，还包括检测数据的接收和显示装置。（图片） 工件的热辐射沿砂轮的半径方向嵌入，并沿在砂轮中的光导纤维传导到高速IR红外线传感器上。随后，检测信号放大器把传感器信号按温度高低成比例的转换为电压信号，并通过无线传送的方式发送给检测信号接收器和显示器。
在使用这种砂轮进行磨削之前，需要对砂轮的温度检测系统进行标定，与用热电偶加热的工件进行温度比较。在完成标定之后，应对系统的功能进行多次验证。图3所示为多阶台18CrNiMo7-8材料渗碳淬火轴类零件外圆磨削时，与切向力和法向力有关的温度随时间变化的曲线。从曲线图中，可以清楚的看到磨削温度与磨削力之间的相关性。尤其是各个不同磨削工艺之间的过渡时间，即从粗磨到精磨10?s的过渡时间，从精磨到无火花磨削之间约20s的过渡时间，都可以在温度曲线中明确的再现出来。在使用新型冷却液供应系统之后，磨削时的温度都相应降低了100℃和150℃。（图片） 冷却系统在磨削时工件与砂轮之间喷射冷却液的喷嘴位置、高度和流量都可以任意调节。按照这种调节方法，可以很快的找到冷却液供应量最小和冷却效果最好的冷却液供应系统设置。在磨削过程中，可以利用集成在砂轮中的红外线温度传感系统对磨削间隙的温度进行检测；在磨削间隙温度到达一定的极限时，以及在出现磨削烧蚀之前进行调节。
不同的极限温度
在实验室中，已经根据不同的工件材料和几何形状定义了相应的极限温度。这样，影响温度的一些因素，如磨削力、接触长度等都可以稳定的提高；与磨削热有关的一些缺陷，如应力、裂纹、晶格变化等都可以避免。极限温度指的是可能引起磨削热缺陷的特定工件部位的温度。能够引起被磨削工件烧蚀的温度被称之为最高极限温度，是磨削过程中不允许超过的温度。
通过这些有关磨削接触区域温度的认识，能够有目的的对冷却润滑液系统进行优化，从而避免磨削工件边沿处的烧蚀。
IR红外线温度检测系统为机械加工企业提供了评判磨削时工件与砂轮接触区域冷却润滑状况的工具。在进一步的工业化应用研发中，还将对这种技术的其他应用情况进行研究。将来，还会对这种系统的实践应用优化进行试验。
IR-Thermogrind红外线磨削温度监控系统项目是德国联邦政府联邦经济与劳动部中小企业创新能力促进计划中的一个项目。在这一项目的框架内研发、试验了IR红外射线磨削温度监控系统。
5/11/2010
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