2 銑削溫度試驗

2.1 測溫方法

1. 增加了一個自行設(shè)計的集流環(huán)前置放大電路，它與主軸同步旋轉(zhuǎn)，必須使電源和原件微型化；
2. 采用自制的微型熱電偶，在試驗前事先標定；
    
3. 同時使用萬用表和*的動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過萬用表可以隨時觀察溫度的變化值，得出它的變化趨勢，動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以準確紀錄下各點的瞬態(tài)溫度值，并能進行多種數(shù)據(jù)處理。測量系統(tǒng)的基本原理。

2.2 試驗條件

2.3 試驗數(shù)據(jù)的采集

3 試驗數(shù)據(jù)分析

3.1 時刻轉(zhuǎn)化

1. 取切削達到穩(wěn)態(tài)后的一個切出時刻，此處取為7.8s。則在實驗采集到的波形圖上，取7.8s為zui后的切出時刻．切入時刻為7.8s-0.0271s=7.7729s。
2. 取7.7729s為自定義時刻的0時刻。則刀具在工件上進行切削的時間段為：
   7.7729s+nT～7.7729s+0.0271s+nT （n為非負整數(shù)）
   即從圖上來看，刀具恰好在工件上進行切削的時間段為：
   7.7729s+nT～7.8s+nT （n為非負整數(shù)）
3. 但是，由于采集點是每0.2s采一點，采集時刻為0、0.2s、0.4s ……，因此只有采集時刻恰好是在切削的時間段內(nèi)才有意義。為此，需要計算出在切削的時間段內(nèi)的點。編制C程序以進行這一步運算：

   # include "iostream.h"
   void main （）
   {
   	double a;
   	double b;
   	for （int i = 0 ; i <=50; i=i++）
   	{	a=7.7729+0.1558*i;
   		b=7.8+0.1558*i;
   		cout < < " （ " < < i < < " ） " < < a < < " - " < < b < < endl; }
   }

   輸出結(jié)果a～b就是在切削的時間段內(nèi)的點。根據(jù)該輸出結(jié)果判斷采集到的點是否在切削的時間段內(nèi)。例如：在8.2403s～8.2674s內(nèi)，并沒有進行采集；而在8.3961s～8.4232s時間段內(nèi)，有一點進行了采集（8.2s）。
4. 從輸出結(jié)果中取到了適合的點后，需要將其轉(zhuǎn)換為*個周期內(nèi)的點，以方便計算。切削達到穩(wěn)態(tài)后，溫度的變化也是周期性變化的，溫度的變化可以看作一個周期函數(shù)，其周期就是刀具的轉(zhuǎn)動周期。因而可以將所有的點都轉(zhuǎn)化到*個周期內(nèi)。該點的轉(zhuǎn)化C程序為：

   # include "iostream.h"
   void main （）
   {
   	double a;
   	double b=7.7729;
   	for （double i = 7.8 ; i < = 60 ; i = i + 0.2 ）
   	{
   		a = i - b ;
   		for （ int n = 1 ; n < = 300 ; n + + ）
   		{
   		if （（ a - n * 0.1558 < = 0.1558） && （a - n * 0.1558 > 0 ））
   		cout < < " （ " < < i < < " ） " < < a < < " " < a - n * 0.1 558 < < " " < < endl;
   		}
   	}
   }

   其中i為采集點的時刻，a為由上時刻轉(zhuǎn)換到自定義時刻的值，輸出的結(jié)果中的a-n*0.1558就是轉(zhuǎn)化到一個周期內(nèi)的時刻值。

3.2 曲線擬合及受熱密度函數(shù)

1. 去除不符合條件的點（溫度值過低或過高，這是由于采集系統(tǒng)存在干擾而引起的），在剩余的結(jié)果中選取一定個數(shù)的點，用這些點來模擬出溫度-時間（T-t）曲線。其MATLAB程序如下：
   t = [0 0.0017 0.0063 0.0095 0.0139 0.0207 0.0227 0.0261]
   T = [130 200 254.5 278.7 348 385.5 423 545.5]
   p = polyfit（t, T, 4）
   其中t為時間，T為溫度值，p=polyfit（t, T, 4） 函數(shù)是用4 次多項式擬合溫度-時間（T-t）曲線。得到的p值為4次多項式的系數(shù)。由于使用4次以上的多項式形式過于復(fù)雜，系數(shù)較大，而用3次或3次以下的多項式擬合形式又過于簡單，所以使用4次多項式來擬合曲線。得到結(jié)果如下：
   T=2013495861.9781t⁴-51843592.0271799t³-259355.387927207t²+21603.6732123466t+142.861088805849
   該方程就是第1點的T-t曲線，可以認為是該點的受熱密度函數(shù)。
   用MATLAB 繪制擬合出來的曲線的程序如下：
   x = [0 0.0017 0.0063 0.0095 0.0139 0.0207 0.0227 0.0261]
   y = 2013495861.9781*X.^4 - 51843592.0271799*x.^3-259355.387927207*X.^2 + 21603.6732123466 * X + 142.861088805849
   x2 = 0 : 0.0001 : 0.0271
   y2 = polyval （p , x2）
   plot （x , y , 'o', x2 ，y2）
   grid on ;
   其中x是溫度值，y的表達式就是擬合出來的4次多項式，x2=0 : 0.0001 : 0.0271 是以0.0001為步長的賦值語句，y2=polyval （p , x2）是多項式求值，plot （x , y , 'o', x2 ，y2）函數(shù)用以繪制曲線，grid on在繪圖窗口中打開網(wǎng)格。
   
2. 其余5點的曲線擬和過程與第1 點相同，可以把6個點的曲線繪制在一個窗口中。zui終得到的6個點的溫度時間（T-t）曲線。
   以上得到的結(jié)果就是波形刃銑刀片上6個測試點的溫度時間曲線，也就是得到了這6個點的受熱密度函數(shù)。
3. 在這6 個點之間進行插值，以確定6個點所在的平面的各點的溫度。

3.3 曲線擬合結(jié)果分析

4 結(jié)語

1. 在銑削溫度試驗中，采用改進的人工熱電偶測溫系統(tǒng)和動態(tài)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)對試驗數(shù)據(jù)進行了采集；
2. 對試驗數(shù)據(jù)進行了分析，利用MATLAB軟件擬合出了溫度-時間（T-t）曲線，初步建立了受熱密度函數(shù)模型；