切削热与切削温度.pdf

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1、机械制造技术 切削热与切削温度 切削热是切削过程中的重要物理现象之一。切削热和右 它产生的切削温度影响切削过程、刀具磨损和刀具使用 寿命、加工精度和表面质量。 1.切削热的产生和传出 在切削过程中，由于被切削金属层弹性及塑性变形，以及工件与刀具、切屑 与刀具之间摩擦，使切削区间(工件、切屑、刀具的接触区间)产生大量的热 ，称为切削热。 切削塑性材料时，变形和摩擦都比 较大，所以发热较多。切削速度提 高时，因切屑的变形减小，所以塑 性变形产生的热量百分比降低，而 摩擦产生热量的百分比增高。切削 脆性材料时，后刀面上摩擦产生的 热量在切削热中所占的百分比增大。 图1 切削热的产生与传导 u (1)

2、切削热产生的来源 切削热主要有下述三个来源： 单位时间内被加工材料的弹、塑性变形功转变的热Qb； 单位时间内刀具前刀面与切屑底部摩擦所产生的热Qq； 单位时间内刀具后刀面与工件表面摩擦所产生的热Qh。 如果忽略在进给运动中所做的功，则单位时间内所产生的热量等于在主运动 中单位时间内所做的功：Q=Fcc Q=Qb+Qq+Qh 式中 Fc切削力；c切削速度。 u (2)切削热的传导 切削区里所产生的切削热，在切削过程中分别由切屑、工件、刀具和周围 介质传导出去。影响热传导的主要因素是工件和刀具材料的导热系数以及 周围介质的状况。 2.切削温度及其分布 u(1)切削温度 一般所说的切削温度，是指前刀

3、面与切屑接触区的平均温度。 u(2)切削温度的测量 自然热电偶法； 人工热电偶法； 红外测温法。 有缘学习更多+ 谓y g d 3 0 7 6 考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺） u (3) 切削温度的分布 在切削过程中，某一瞬时工件、切 屑、刀具上各点的温度通常是不相 同的，而且温度的分布，也就是温 度场是随时间而变化的。 剪切区内，沿剪切面方向上各点 温度几乎相同，而在垂直于剪切面 方向上的温度梯度很大。 图2 切削温度的分布 前刀面和后刀面上的最高温度点都不在切削刃上，而是在离切削刃有一定 距离的地方。 在靠近前刀面的切屑底层上，温度梯度很大，这说明前刀面上的摩擦热集 中在切屑底层，对

4、切屑底层金属的剪切强度会有很大的影响。因此，切削温 度上升会使前刀面上的摩擦系数下降。 刀面的接触长度较窄，因此，工件加工表面上温度的升降是在极短的时间 内完成的。刀具通过时，加工表面受到一次热冲击。 3. 切削切削温度的主要因素 u (1)切削用量的影响 图3 实验表明，切削速度增加一倍，切削温度增加约32%； 其次是进给量f，进给量增加一倍，切削温度增加约18%； 背吃刀量ap的影响最小，ap增加一倍，切削温度增加约7%。 因此，切削用量的三要素中，切削速度c对切削温度的影响最显著。主 要原因是速度增加，摩擦热增多；f增加，切削变形减小，切屑带走的热 量也增多；背吃刀量的增加使切削宽度增加

5、，显著增加热量的散热面积。 u (2)刀具几何参数的影响 对切削温度影响较大的是前角和主偏角。切削温度随前角0的增大而降低 。减小主偏角，切削层公称宽度增大、公称厚度减小，又因为刀头散热体 积增大，所以切削温度下降。 图4 前角对切削温度的影响 图5 主偏角对切削温度的影响 u (3)工件材料的影响 工件材料的强度和硬度越高，产生的切削热就越多，因而切削温度就越高 ；工件材料的传热系数越小，传热速度就越慢，切削温度也越高。 有缘学习更多+ 谓y g d 3 0 7 6 考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺） u (4)刀具磨损的影响 切削温度随着刀具的磨损而逐步提高。 u (5)切削液的影响 使用切削液能够降低摩擦，减少切削热的产生，同时，随着切削液的流动 ，还可以带走一部分热量，从而降低切削温度。 有缘学习更多+ 谓y g d 3 0 7 6 考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺） 谢谢观看