高速铣削加工切削力和切削温度关系解析
切削力对切削温度的影响
切削力对切削温度的影响切削力是切削加工过程中的一项重要参数，它直接影响到切削温度的变化。
切削温度是指切削加工中产生的热量在刀具和工件之间的传递和分布情况，是判断切削加工质量和工具寿命的重要指标之一。
切削力的大小与切削温度之间存在着密切的关系，接下来将详细探讨切削力对切削温度的影响。
切削力的大小直接影响着切削温度的变化趋势。
在切削过程中，切削力会引起刀具与工件之间的摩擦，从而产生摩擦热。
当切削力较小时，摩擦热的产生相对较少，切削温度也相对较低。
但是当切削力增大时，摩擦热的产生也相应增多，切削温度也会随之升高。
因此，可以说切削力的大小直接决定了切削温度的高低。
切削力的方向和大小也影响着切削温度的分布情况。
在切削加工中，切削力的方向和大小会直接影响切削区域的温度分布。
正常切削时，切削力的方向与切削速度和刀具磨损方向一致，此时切削温度分布较为均匀。
但是当切削力的方向与切削速度和刀具磨损方向相反时，会导致切削区域的温度不均匀，出现高温区和低温区的现象。
这是因为切削力的反向作用会影响到切削界面的摩擦热传递，从而使切削温度分布发生变化。
切削力的大小还会对刀具的寿命和切削加工质量产生影响。
切削温度的升高会加剧切削界面的磨损和刀具的热膨胀，从而缩短刀具的使用寿命。
当切削力较大时，摩擦热的产生也相应增多，切削温度会显著升高，从而加剧刀具的磨损和热膨胀，导致刀具寿命缩短。
同时，切削温度的升高也会对切削加工质量产生不利影响，如切削面的烧伤、变色等现象会增加。
切削力的大小与切削温度的关系还与切削材料和切削条件等因素有关。
不同材料的切削特性不同，切削力与切削温度的关系也会有所差异。
一般来说，切削硬度较高的材料，其切削力较大，切削温度也相应较高。
另外，切削条件的不同也会对切削力和切削温度产生影响。
例如，切削速度的增加会使切削力和切削温度均增大；而切削深度的增加会使切削力增大，切削温度也相应增高。
切削力对切削温度具有重要影响。
高速铣削切削力与温度的分析
分类号:——U D C:——工学硕士学位论文密级:编号:高速铣削切削力与温度的分析硕士研究生; 指导教师 :学位级别 :学科、专业:所在单位 :论文提交日期:论文答辩日期:学位授予单位: 李龙涛黄国权教授工学硕士机械电子工程机电工程学院 2008年1月 2008年3月哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学硕士学键论文摘要在金属切削加工中,切削力、切削温度是反映切削过程的主要指标,通过对切削力、切削温度的研究可提高加工效率和质量,促进国家经济发展。
特别是,许多学者对切削力和切削温度的预报作了大量的理论研究工作。
但由于影响切削力和切削温度的实际因素众多,切削的过程十分复杂,给建立切削力和切削温度理论模型带来很大的困难。
以往的模型大多建立在速度较低的情况下,随着高速切削技术的发展和引起各国的重视,高速切削条件下的力和温度成为各零重点研究的对象。
端铣是一种基本的切削加工方式,本课题重点研究端铣时的切削力和切削温度。
论文选择铣毒|J中常用的端铣刀,通过解析法和对高速切削过程力学分析, 将高速切削时具备的因素引入到端铣中,建立了适合高速加工时的端铣切削力模型。
由于模型考虑了低速加工时没有的因素,可作为计算高速端铣切削力的理论依据。
建立端铣切削区温度场的传热模型。
利用热源法对剪切热源和刀/屑摩擦熟源产生酶温度场进行理论计算,褥蠢剪切熟源产生的工件和切屑的温度场分布方程和刀/屑摩擦热源产生的刀具和切屑的温度场分布方程;并得出了二者共同作用下刀具和切属的温度场分布方程,进而将此方程弓l入到端铣中褥到端铣切削温度场模型。
由于热源法可得出最简单形式的解答,计算结果和实际结果比较接近,因此褥出的端铣切削温度场模型可作为计算端铣切削温度的理论依据。
应用弹塑性力学讨论了切削变形区的弹、塑性阶段的应力、应变状态和材料进入塑性状态的属服准则、强化准裂及应力与应变的关系。
为有限元分析做了充分准备。
采用有限元软俸ANSYS对金属切削过程进行了仿真,对应力、应交及前刀面摩擦状况等仿真结果进行了分析并将仿真结果与金属切削中的规律进行比较。
机械加工的切削力与切削温度研究
机械加工的切削力与切削温度研究机械加工是一种常见的制造过程，通过切削材料来得到所需形状和尺寸。
在机械加工过程中，切削力与切削温度是两个重要的参数，直接影响着加工质量、工具寿命和能源消耗。
因此，对于切削力与切削温度的研究具有重要的理论和实践意义。
一、机械加工的切削力研究切削力是指在切削过程中切削工具对工件所产生的力。
切削力的大小与材料的物性、加工参数以及切削工具的几何形状等因素密切相关。
研究切削力的变化规律可以帮助我们选择合适的切削参数，提高加工效率和质量。
1. 切削力的影响因素切削力的大小受到多个因素的影响。
首先是材料的物性，如硬度、韧性和塑性等。
一般来说，材料的硬度越高，切削力越大。
其次是切削参数，包括切削速度、进给量和切削深度等。
增加切削速度和进给量，会显著增加切削力。
最后是切削工具的几何形状，如刀具刃角、切削刃的数量和分布等。
刀具的形状对切削力有明显的影响，合理选择刀具可以降低切削力。
2. 切削力的计算和测量切削力的计算和测量是研究切削力的重要手段。
常见的计算方法包括经验公式、数值模拟和试验等。
经验公式是基于经验总结的，可以根据加工条件和材料性质来估算切削力。
数值模拟利用计算机软件进行仿真，可以得到更准确的结果。
试验是通过实际加工过程进行测量，可以直接获得切削力的大小。
二、机械加工的切削温度研究切削温度是指在切削过程中切削区域的温度分布情况。
切削温度的高低对切削质量、工具寿命和加工精度等方面都有着重要的影响。
研究切削温度不仅可以提高加工效果，还可以减少能源消耗和环境污染。
1. 切削温度的影响因素切削温度的大小与切削区域的摩擦热和塑性变形热等因素密切相关。
首先是切削速度，切削速度的增加会导致切削温度的升高。
其次是切削深度和进给量，增加切削深度和进给量会增加切削界面的摩擦热和塑性变形热，进而使切削温度升高。
最后是材料的热导率和热膨胀系数等物理性质。
2. 切削温度的计算和测量切削温度的计算和测量是研究切削温度的重要手段。
各切削用量对切削温度的影响
各切削用量对切削温度的影响引言：在金属切削加工中，切削温度是一个重要的参数，它直接影响着切削过程的质量和效率。
切削温度过高会导致刀具磨损加剧、工件表面质量下降，甚至引起热裂纹等问题。
因此，研究各切削用量对切削温度的影响，对于优化切削过程、提高加工效率具有重要意义。
一、切削速度对切削温度的影响切削速度是切削过程中最主要的切削用量之一。
在其他切削条件相同的情况下，增加切削速度会使切削温度升高。
这是因为切削速度的增加会使切削区域的摩擦热增加，导致切削温度的升高。
然而，当切削速度超过一定范围时，由于切削区域的冷却不能及时进行，切削温度反而会下降。
因此，在实际切削过程中，需要选择合适的切削速度以保证切削温度在合理范围内。
二、进给量对切削温度的影响进给量是指每刀齿在单位时间内移动的距离，它也是影响切削温度的重要因素之一。
增大进给量会使切削温度升高，这是因为进给量的增加会导致切削区域的摩擦热增加，从而使切削温度升高。
然而，当进给量过大时，切削区域的冷却效果会减弱，切削温度也会上升。
因此，在切削加工中，需要根据具体情况选择合适的进给量，以保证切削温度的控制。
三、切削深度对切削温度的影响切削深度是指每次切削中刀具与工件之间的距离。
切削深度的增加会使切削温度升高。
这是因为切削深度的增加会导致切削区域的摩擦热增加，从而使切削温度升高。
然而，当切削深度过大时，切削区域的冷却效果会减弱，切削温度也会上升。
因此，在切削加工中，需要根据具体情况选择合适的切削深度，以保证切削温度的控制。
四、切削液对切削温度的影响切削液是切削过程中常用的冷却润滑介质，它对切削温度有着重要的影响。
合理选择和使用切削液可以有效降低切削温度。
切削液的喷射冷却作用可以将切削区域的热量带走，从而降低切削温度。
此外，切削液还可以起到润滑的作用，减少刀具与工件间的摩擦热量，进一步降低切削温度。
因此，在切削加工中，合理选择和使用切削液是控制切削温度的重要手段之一。
高速铣削切削力与温度的分析的开题报告
高速铣削切削力与温度的分析的开题报告
1.研究背景及意义
高速铣削是一种快速、高效的加工方法，对于减少生产成本、提升加工效率具有重要的意义。
而高速铣削过程中，切削力和温度是两个非常关键的参数，其大小和变
化会影响到工件表面质量和加工效率，因此对于高速铣削切削力和温度的研究十分必要。
2.研究目的
本研究旨在通过实验和数值模拟的方法，探究高速铣削切削力和温度的变化规律，并寻找影响切削力和温度的因素，以求达到优化加工效率和提高产品精度的目的。
3.研究内容和步骤
本研究主要包括以下两个方面的内容：
（1）实验研究：使用高速铣削设备对不同材料的工件进行加工，在加工中实时
测量切削力和温度，并记录数据。
根据实验数据分析切削力和温度的变化规律，寻找
影响因素。
（2）数值模拟：基于有限元方法，建立高速铣削加工的动态模型，并利用模型
计算出切削力和温度的分布情况。
通过与实验结果的比对来验证模型的可靠性，同时
利用数值模拟进一步探究影响因素。
4.预期成果
本研究预期能够获得以下成果：
（1）获得高速铣削加工中切削力和温度的变化规律和主要影响因素；
（2）建立高速铣削加工的动态模型和高精度计算模拟方法，为优化加工效率和
提高产品精度提供技术支持；
（3）提出相应的优化方案，为实际生产中的高速铣削加工提供参考。
切削力和切削温度
• 1、总切削力的概念： • 切削过程中，为了克服工件被切削层材
料对切削的抵抗，刀具必须对工件施加力 的作用。 • 一个切削部分总切削力：刀具的一个切削 部分在切削工件时所产生的全部切削力。 • 总切削力：所有参与切削的各切削部分所 产生的总切削力的合力。
• 2、总切削力的分解：
• ⑴ 切削力Fc:总切削力 F在主运动方向上的正 投影。
• ⑶ 刀具角度：1）前角增大，总切削抗力减小。2） 后角增大，总切削抗力减小。3）主偏角对切削抗 力Fc′影响较小，但对背向抗力Fp′和进给抗力Ff′ 的比例影响明显。
• ⑷ 切削液的选用：合理选用切削液，可以减小工 件材料的变形抗力和摩擦阻力，使总切削抗力减 小。
二、切削温度
• 1、切削热与切削温度
• 进给抗力Ff′
• 分别与切削力Fc、背向力 Fp、进给力Ff大小相等、 方向相反。
• 4、影响切总削抗力的因素
• ⑴ 工件材料：工件材料的强度、硬度越高，韧性 和塑性越好，越难切削，总切削抗力越大。
• ⑵ 切削用量：背吃刀量ap和进给量f增大时，切 削横截面积也增大，切屑粗壮，切下金属增多， 总切削抗力增大。
• 切削热：切削过程中，由于被切削材料
•Байду номын сангаас
层的变形、分离及刀具和被切
•
削材料间的摩擦而产生的热量。
• 切削温度：切削过程中，切削区域的温
•
度。
• 切削热的传导：由切屑带走70%-80%热量
•
传入刀具15%-20%热量
•
传入工件5%-10%热量
• 2、减少切削热和降低切削温度的工艺措施：
• ⑴ 合理选择刀具材料和刀具几何角度。 • ⑵ 合理选择切削用量。 • ⑶ 适当选择和使用切削液。
铣削加工中的切削温度
铣削加工中的切削温度铣削加工是一种常见的金属加工方式，它可以通过移动刀具以切削的方式将工件表面上的材料去除，以达到工件形状和尺寸的要求。
在铣削加工中，切削温度是一个重要的参数，它可以影响刀具的寿命、表面质量和加工效率等方面的指标。
本文将探讨铣削加工中的切削温度问题，包括切削温度的产生机理、切削温度的测量方法、以及影响切削温度的因素等。
一、切削温度的产生机理在铣削加工中，刀具与工件表面之间的相互作用可以引起切削温度的产生。
具体来说，切削过程中，由于刀具和工件之间的摩擦和冲击，工件表面上的材料开始热变形，且温度逐渐升高。
当温度达到一定值时，工件表面上的材料开始软化、熔化、甚至汽化，产生切屑并在工件表面形成新的金属层。
此时，切削温度已经达到了一个较高的水平，严重影响了刀具寿命和加工效率。
二、切削温度的测量方法切削温度的测量方法有很多种，常见的有红外线测温法、热电偶测温法、纳米压电传感器测温法等。
其中，红外线测温法是一种简单而又常用的方法。
它通过测量工件表面的红外辐射来间接地反映表面的温度，并可以实现非接触式测量。
热电偶测温法是一种直接测量表面温度的方法，可以通过在刀具和工件表面上安装热电偶来实现温度的实时监测。
纳米压电传感器测温法则是一种需要安装在刀具上的传感器，可以实时测量刀具所在位置的温度，并且具有较高的测温精度。
三、影响切削温度的因素切削温度受到很多因素的影响，包括材料、刀具、加工参数等。
首先是材料的影响。
不同的材料有不同的热导率、热膨胀系数以及热容量等物理特性，这些特性决定了材料受热后的温度变化速率。
其次是刀具的影响。
不同材质的刀具在切削过程中承受的热量和温度分布有所不同，同时刀具与工件表面的接触面积也会影响所产生的切削温度。
最后是加工参数的影响。
例如切削速度、进给量以及切削深度等参数都会对切削温度产生影响。
当切削速度和进给量增加时，切屑的产生速度和温度同时增加，导致了更高的切削温度。
四、结论切削温度是铣削加工中一个重要的参数，它不仅可以影响切削过程中的工件表面质量和加工效率，也直接影响刀具的寿命和切削力的大小。
机械加工切削力与切削温度
机械加工切削力与切削温度机械加工是制造业中不可或缺的一环，而切削力与切削温度则是机械加工过程中重要的考量因素。
切削力和切削温度的大小与加工材料的性质、刀具的材料和几何形状以及切削条件等密切相关。
本文将针对机械加工切削力和切削温度的关系进行探讨。
一、机械加工切削力的影响因素切削力是指在机械加工过程中，切削刃对工件施加的力。
切削力的大小直接影响加工效果、刀具寿命以及机床的负荷。
以下是影响机械加工切削力的重要因素：1. 材料性质加工材料的硬度、耐热性、塑性等性质对切削力产生显著影响。
一般而言，材料越硬，切削力越大。
与此同时，材料的热导率也会影响切削力的大小。
热导率越高的材料，切削过程中的热量传递速度越快，切削力也会相应减小。
2. 刀具特性刀具的材料、几何形状和刃口处理等因素会影响切削力。
切削刃的形状和处理方式可以改变切削刃的尖锐度和表面粗糙度，从而影响切削力的大小。
此外，刀具材料的硬度和耐热性也决定了切削力的大小。
3. 切削条件切削条件包括切削速度、进给量、切削深度等参数。
切削速度的增加会导致切削力的增加，而进给量和切削深度也会直接影响切削力的大小。
二、机械加工切削温度的影响因素切削温度是指在机械加工过程中，切削过程中产生的热量引起的温度变化。
切削温度的大小与材料的热导率、切削速度、切削深度等因素有关。
以下是影响机械加工切削温度的重要因素：1. 材料特性与切削力相似，材料的热导率对切削温度具有重要影响。
材料的热导率越高，热量传递越快，切削温度越低。
此外，材料的熔点和融化热也会影响切削温度。
2. 切削条件切削速度、进给量和切削深度是决定切削温度的关键参数。
切削速度的增加一般会导致切削温度的升高，而进给量和切削深度对切削温度的影响与具体的加工情况有关。
3. 刀具特性刀具的材料和几何形状对切削温度的大小具有一定影响。
不同材料的刀具具有不同的热导率，这会影响切削温度的传递速度。
刀具的几何形状和刃口处理也会影响切削温度，例如，切削刃的形状和处理方式可以改变切削温度的分布情况。
高速铣削高锰钢的温度信号采集与分析
表 １Ｙ Ａ 硬质合金铣 刀的物理化学参数 Ｇ６ 特殊性能 ， 而且价格较低 ， 故被广泛应用于受较大冲击或压力且要 Ｔ ｂ１ＹＧ６ ｈ ｒ ｌ ｙｂｔｐ ｙ ｉａ ｎ ｈ ｍｉａ ａ ａ ｔ ｒ ａ ． Ａ ａ ｄａｌ ｉ ｈ ｓｃ ｌ ｄｃ ｅ ｃ ｌ ｒ ｍｅ ｅｓ ｏ ａ ｐ 求耐磨 的零件ｍ ， 如高速铁路道叉 、 履带车辆的履带板 、 挖掘机的铲
时间／ ｓ
图 １典型铣削过程温度信号
Ｆ ｇ １ ｙ ｉ ａ ｌ ｎ ｒ ｃ ｓ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｓｇ ａ ｉ． Ｔ ｐ ｃ ｌ ｍｉ ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｉｎ ｌ ｌ
３信号分析
． 温度的测量装置， 在刀具与刀夹之间装上一个紫铜套 ， 紫铜套与刀 ３１铣削加 工测量信 号的特点 铣 削加工过程不象车削加工那样是连续切削的过程 ， 而是 夹之间用高刚性绝缘材料绝缘。 在紫铜套上开有环形槽 ， 刀具一端
中图分 类号 ：Ｈ１ ，Ｇ ４ 文献标识 码 ： Ｔ ６Ｔ ５ Ａ
１ 引言
高锰钢具有以下特点 ： 初始硬度不高 ； 屈服极限 较低 ， 只相 当于强度极限 ｏ 的 ４ ％； ｒ Ｏ 具有较高的延伸率和冲击韧Ｉ 导热性较 生； 差， 仅为 ４＃钢的 ２％。 ５ ５ 其相对加工性 仅为 ０ 。 ． 高锰钢具有以上 １
６０ ６ ０ ３～４
表 ２ 实验所用材料 Ｚ ＧＭｎ １ ３的化学成份
Ｔａ ． ｘ ｅ ｉ ｎａ ｔｒ ｌ ｓ ｄ Ｚ ｂ２ Ｅ ｐ ｒ ｍｅ ｔ ｌｍａｅ ｉ ｓ ｕ ｅ ＧＭ ｎ ａ １ ３
ｃ ｅ ｃ ｌ ｏ ｏ ｉｏ ｈ ｍｉａ ｍｐ ｓｔ ｎ ｃ ｉ
切屑、 刀具和工件中的温度分布。 切削加工过程中常用的切削温度 测量方法主要有热电偶法 、 光辐射法、 热辐射法 、 金相结构法等 。 试验在 Ｍ Ｚ Ｋ高速加工 中心上进行 。在高锰钢的高速铣 ＡＡ
机械加工中的切削力与切削温度研究
机械加工中的切削力与切削温度研究引言：在机械加工过程中，切削力与切削温度是两个重要的参数，它们对于切削过程的稳定性、工件表面质量、刀具寿命等都有着不可忽视的影响。
因此，对于切削力与切削温度的研究成为了机械加工领域的热门课题之一。
本文将围绕着机械加工中的切削力与切削温度展开探讨，并对其在实际应用中的意义进行分析。
一、切削力的研究切削力是指在机械加工过程中，刀具对工件产生的力的大小和方向。
切削力的研究对于确定切削刀具的合理选用、刀具材料的优化设计以及机械加工工艺参数的调整都具有重要意义。
1. 切削力的影响因素切削力的大小受到多个因素的影响，包括刀具材料、刀具几何形状、切削速度、进给速度、切削深度等。
这些因素会相互作用，导致切削力的变化。
2. 切削力的测量方法为了研究切削力的特性与变化规律，科学家们发展出了多种切削力的测量方法，如力传感器、数值模拟、声波检测等。
这些方法能够准确地测量和分析切削过程中的切削力，从而为机械加工提供有力的参考。
3. 切削力的优化控制通过对切削力的研究，可以找到降低切削力的方法和途径。
例如，选用合适的刀具材料、优化刀具几何形状、调整切削参数等，都有助于降低切削力的产生，提高加工效率和工件质量。
二、切削温度的研究切削温度是指在机械加工过程中，切削区域的温度。
控制切削温度对于防止刀具的磨损、保证工件表面质量和提高机械加工效率都具有重要作用。
1. 切削温度的产生原因切削温度的产生主要是由于机械切削过程中摩擦力的作用，使得工件与刀具之间产生热量。
切削温度的高低直接影响到切削过程的稳定性和刀具的寿命。
2. 切削温度的测量方法科学家们通过热电偶、红外测温仪等方法来精确测量切削温度，并通过实验和数值模拟手段来分析和研究切削温度的变化规律和影响因素。
3. 切削温度的控制策略通过研究切削温度，可以采取一系列控制策略来降低或控制切削温度。
例如，通过冷却液的喷射、刀具涂层的设计等手段，可以有效减少切削区域的温度，延长刀具的寿命。
《高速铣削镍基高温合金的切削特性研究》
《高速铣削镍基高温合金的切削特性研究》摘要：本文着重研究了高速铣削镍基高温合金的切削特性，包括材料特性、切削力、切削温度、表面完整性以及工具磨损等方面。
通过实验和理论分析，为优化镍基高温合金的加工工艺和提高加工效率提供理论依据。
一、引言镍基高温合金因其优异的机械性能和耐高温性能，在航空、航天以及能源等领域有着广泛的应用。
然而，由于其材料硬度高、韧性大，加工难度较大。
高速铣削作为一种高效的加工方式，在镍基高温合金的加工中具有重要地位。
因此，研究高速铣削镍基高温合金的切削特性对于提高加工效率和产品质量具有重要意义。
二、材料特性分析镍基高温合金具有较高的屈服强度和抗拉强度，其硬度随着温度的升高而增大。
此外，该合金还具有较好的耐腐蚀性和抗氧化性。
在高速铣削过程中，这些特性对切削力、切削温度以及工具的磨损都有显著影响。
三、切削力与切削温度研究1. 切削力：在高速铣削过程中，切削力是影响加工效率和加工质量的重要因素。
通过对不同切削条件下的切削力进行测量和分析，发现切削速度、进给量、切削深度以及工具几何参数等都会对切削力产生影响。
2. 切削温度：切削温度的高低直接影响工具的耐磨性和工件的表面质量。
在高速铣削过程中，由于摩擦和剪切作用，会产生大量的热量，使切削温度升高。
研究发现在一定的范围内提高切削速度可以降低单位长度上的切削力，从而降低切削温度。
四、表面完整性研究工件的表面完整性是评价加工质量的重要指标。
通过对不同切削条件下的工件表面进行观察和分析，发现切削速度、进给量、切削深度以及工具类型等因素都会对工件的表面粗糙度、表面裂纹以及残余应力等产生影响。
在合适的切削条件下，可以获得较好的表面完整性。
五、工具磨损研究工具的磨损是影响加工效率和加工质量的重要因素。
通过对不同切削条件下的工具磨损情况进行观察和分析，发现切削速度、进给量、切削深度以及工件材料等因素都会对工具的磨损产生影响。
此外，选择合适的刀具材料和几何参数也是减少工具磨损的关键。
机械加工中的切削力与温度分析
机械加工中的切削力与温度分析机械加工是制造业中非常重要的一环，它涉及到工件的精度和表面质量等关键性能。
而切削力与温度是机械加工过程中必须要深入研究的问题。
本文将就机械加工中的切削力与温度进行分析。
机械加工中的切削力是指在加工过程中切削刀具对工件施加的力的大小和方向。
切削力是通过刀具与工件之间的摩擦产生的，它与加工材料的性质、切削参数、切削刀具的类型和状态等因素密切相关。
在切削过程中，切削力对刀具和工件都会产生一定的影响。
首先，切削力对刀具的影响非常明显。
由于切削力的作用，刀具受到的载荷较大，容易导致刀具的变形甚至断裂。
因此，在机械加工中，选择合适的切削条件，如切削速度、进给量和切削深度等，是非常重要的。
合理的切削条件可以减小切削力，降低刀具的应力，从而延长刀具的使用寿命。
其次，切削力对工件的影响也十分重要。
切削力的大小与方向会直接影响工件表面的质量和精度。
当切削力较大时，容易引起工件表面的破碎和热变形，从而降低工件的加工质量。
而当切削力较小时，工件表面的精度和表面质量都会有所提高。
因此，在机械加工中，减小切削力是提高工件表面质量和加工精度的一项重要任务。
切削温度是机械加工中另一个重要的问题。
切削过程中，由于摩擦和塑性变形产生的能量转化为切削温度。
切削温度的大小与切削速度、切削深度、切削液的使用以及工件和刀具材料的热导率等因素密切相关。
切削温度的过高会造成工件的热变形、表面烧伤和表面硬化等问题，从而降低工件的加工质量。
因此，合理控制切削温度是提高工件表面质量和加工精度的一个重要措施。
要降低切削力和切削温度，可以从多个方面入手。
首先，合理选择切削参数是关键。
切削速度、进给量和切削深度等参数的选择应根据工件的材料、形状、硬度和切削刀具的类型等因素进行合理的匹配。
其次，切削液的使用也是非常重要的。
切削液可以起到降低摩擦阻力和冷却刀具和工件的作用，从而减小切削力和切削温度。
不同的材料和切削条件需要选择不同类型的切削液。
研究金属切削中的切削力与切削温度关系
研究金属切削中的切削力与切削温度关系切削力与切削温度关系的研究引言：金属切削是制造业中广泛应用的一种技术，对金属材料进行切削加工是实现工件形状、尺寸和表面质量要求的重要工艺之一。
在金属切削过程中，切削力和切削温度是两个关键的参数，它们直接影响着切削过程的稳定性、工件表面质量和切削工具的寿命。
本文将对金属切削中切削力和切削温度之间的关系进行研究分析，以期在实践中能有效地降低切削力和切削温度，提高切削加工的效率和工件质量。
一、切削力和切削温度的定义和测量方法1.1 切削力的定义切削力是指在金属切削过程中，切削刀具对工件所施加的力。
常用的测量方法有切削力测力仪和功率仪。
1.2 切削温度的定义切削温度是指金属切削中产生的热量导致工件和刀具温度的升高。
常用的测量方法有红外热像仪和热电偶。
二、切削力与切削温度的影响因素2.1 切削速度切削速度是指刀具与工件相对运动的速度，它对切削力和切削温度都有明显的影响。
一般情况下，切削速度越高，切削力和切削温度也会相应增加。
2.2 切削深度切削深度是指刀具沿工件表面的切削厚度。
切削深度增加会导致切削力和切削温度的增加，但增长率会逐渐降低。
2.3 切削角度切削角度是指刀具与工件表面之间的夹角。
切削角度的改变会造成切削力和切削温度的变化，选择合适的切削角度能够有效降低切削力和切削温度。
2.4 切削材料切削材料的选择对切削力和切削温度也有很大的影响。
不同材料的切削性能差异很大，会导致切削力和切削温度的差异。
三、切削力与切削温度的关系3.1 切削力和切削温度的变化规律切削力和切削温度的变化规律与切削参数（切削速度、切削深度、切削角度）和切削材料密切相关。
一般来说，切削力和切削温度会随着切削速度的增加而增加，随着切削深度的增加而增加，随着切削角度的增加而减小。
3.2 切削力和切削温度的优化控制为了降低切削力和切削温度，提高切削加工的效率和工件质量，可以通过合理的切削参数选择和切削材料的优化来实现。
高速磨削过程中的切削力与温度特性研究
高速磨削过程中的切削力与温度特性研究在金属加工领域，磨削是一种常见的工艺，它通过磨削砂轮对工件表面进行处理，以达到精细加工的目的。
而在高速磨削中，切削力与温度特性对于工件和刀具的使用寿命和加工质量至关重要，因此进行相关研究具有重要的实际意义。
首先，我们来探讨一下在高速磨削过程中切削力的特性。
切削力是指在磨削过程中，砂轮对工件施加的力的大小和方向。
通常情况下，切削力是由于切削砂轮与工件之间的摩擦造成的。
在高速磨削中，由于运动速度较快，因此摩擦产生的热量也较高，从而导致砂轮与工件之间的磨削力增加。
研究表明，切削力与磨削深度、砂轮的粗糙度以及磨削速度等因素密切相关。
当切削深度增加或砂轮粗糙度变大时，切削力也会相应增加。
而当磨削速度增加时，切削力会呈现出先增加后减小的趋势，这是因为在较高的磨削速度下，砂轮与工件之间的接触时间减少，导致磨削力减小。
接下来，我们来讨论一下在高速磨削过程中温度的特性。
温度的升高会对刀具和工件的性能产生重要影响，因此研究高速磨削中的温度特性具有重要的工程应用价值。
在高速磨削中，摩擦的产生导致了摩擦热的产生，从而引起了工件与砂轮的温度升高。
温度升高的程度取决于磨削速度、磨削深度以及工件和砂轮的材料等因素。
当磨削速度增加时，摩擦热的产生也会增加，导致温度升高。
而当磨削深度增加时，砂轮与工件之间的接触面积增加，导致摩擦热的积累增加，进而引起温度的升高。
此外，工件和砂轮的材料也会对温度的升高产生影响。
不同材料对摩擦产生的热量散失不同，从而导致温度的变化也不同。
了解高速磨削过程中切削力与温度特性的研究有助于优化磨削工艺和提高加工质量。
首先，通过控制切削力的大小，可以减少砂轮与工件的磨损，延长其使用寿命。
其次，优化磨削工艺参数，如磨削速度和切削深度等，可以减少温度的升高，降低热变形的几率。
此外，对材料特性进行研究，选择合适的砂轮和工件材料，也有助于降低温度升高的程度。
综上所述，高速磨削过程中切削力与温度特性的研究对于优化磨削工艺、提高加工质量具有重要意义。
切削热与切削温度分析
二、温度分布（温度பைடு நூலகம்）
工件：低碳钢；刀具前角30度，后角7度； 切削用量：Vc=22.8mm/min，厚度为0.6mm；干切削。
二、温度分布（温度场）
三、影响切削温度的主要因素
（1）切削用量的影响 ----切削速度
随着切削速度 的提高，切削层金 属塑性变形产生的 热量来不及传到工 件与刀具就被切屑 带走了，因此VC提 高1倍，切削温度 仅增加20~33%。
问题：看图说明前角和主偏角对T的影响
四、切削温度对工件、刀具和切削过程的影响
1. 切削温度对工件材料强度和切削力的影响 2. 切削温度对刀具材料的影响 3. 切削温度对工件尺寸精度的影响 4. 利用切削温度自动控制切削速度和进给量 5. 利用切削温度与切削力控制刀具磨损
三、影响切削温度的主要因素
（1）切削用量的影响 ----进给量f
f 增大，使切 屑的平均变形减少 切屑与前刀面的接 触区长度增加，改 善了散热条件。因 此 ， f 提高一倍， 切削温度仅提高10
三、影响切削温度的主要因素
（1）切削用量的影响 ----背吃刀量ap
ap增大，产生的 热量成倍增加。但 是刀刃的工作长度 也增加一倍，大大 改善了散热条件因 此， ap提高一倍切 削温度仅提高3%
（2）刀具几何参数的影响 ----主偏角
主偏角减小时，致使 切削宽度增大，刀 尖角增大，刀具散 热条件改善，有利 于降低切削温度。
三、影响切削温度的主要因素
■ （3）工件材料的影响
工件材料的强度、硬 度越高，切削力越大，切 削时消耗的功也越多，产 生的切削热也越多，切削 温度也就越高。
三、影响切削温度的主要因素
CNC机床加工中的切削力与切削温度控制
CNC机床加工中的切削力与切削温度控制CNC机床（Computer Numerical Control，计算机数控）是一种高精度、高效率的加工方式，广泛应用于各种工业领域。
在CNC机床加工过程中，切削力和切削温度是两个关键的控制参数，对加工质量和工具寿命具有重要影响。
本文将就CNC机床加工中的切削力与切削温度控制进行论述。
一、切削力控制在CNC机床加工中，切削力是指切削工具在与工件接触时所受到的力量。
切削力的大小直接影响到切削过程的稳定性和工件的形状精度。
因此，合理控制切削力是保证加工质量的关键之一。
1. 切削力的产生与影响因素切削力的产生主要与切削过程中的切削速度、进给速度、切削深度和切削刃数等因素有关。
其中，切削速度是指刀具与工件之间的相对运动速度；进给速度是指切削工具在单位时间内对工件的移动距离；切削深度是指切削刃与工件接触的长度；切削刃数是指切削工具上的刀刃数量。
此外，切削力还受到切削材料的性质、切削工具的刃口几何形状以及切削液的使用与否等因素的影响。
不同切削材料的硬度、韧性和塑性等性质都会对切削力产生不同程度的影响。
2. 切削力的控制方法为了控制切削力，提高加工效率和保证加工质量，可以采取以下几种方法：（1）合理选择切削参数：通过调整切削速度、进给速度、切削深度和切削刃数等参数，使切削力处于合理的范围内。
（2）优化刀具结构：改变切削工具的刃口几何形状、涂层材料以及刀具材料的选择，可以有效降低切削力的大小。
（3）采用切削液冷却：切削液的使用可以有效降低切削温度，减小切削力的大小。
二、切削温度控制切削温度是指切削过程中切削工具和工件之间产生的摩擦热所引起的温度升高。
切削温度的变化对工具的寿命和切削质量影响显著，因此合理控制切削温度对CNC机床加工至关重要。
1. 切削温度的产生与影响因素切削温度主要由切削过程中的摩擦因素和材料变形产生的塑性变热因素共同作用而产生。
切削速度、切削深度和切削液的使用都会对切削温度产生一定的影响。
机械加工中的切削力与温度分析研究
机械加工中的切削力与温度分析研究机械加工是一项重要的制造工艺，常常涉及到切削力与温度的分析研究。
切削力和温度是机械加工过程中的重要参数，能够直接影响加工质量、工具寿命和加工效率。
因此，对切削力与温度的研究具有重要的理论和实际意义。
在机械加工中，切削力是指在切削过程中作用在刀具与工件接触面上的力。
切削力的大小与切削区域的物理特性、切削速率、刀具材料和几何形状等因素有关。
当切削速率增加时，切削力也会相应增加，因为切削速率增加会导致切削区域的温度升高，从而使工件材料的塑性变形增加，增加了切削力的大小。
切削力对机械加工的影响主要体现在以下几个方面：首先，切削力的大小直接影响工件的表面质量。
如果切削力过大，容易引起工件表面的破碎和毛刺，从而降低工件的加工质量。
其次，切削力的大小与工具的磨损和寿命有关。
当切削力过大时，不仅容易加速刀具的磨损，还容易使刀具产生断裂，降低刀具的使用寿命。
另外，切削力还会对工件的变形和残余应力产生影响。
当切削力过大时，容易引起工件的弹性变形和塑性变形，从而导致工件的尺寸偏差和残余应力的产生。
与切削力相伴的是温度的变化。
在机械加工过程中，摩擦热是切削区域温度的主要来源。
当刀具与工件接触时，由于切削过程中的摩擦和塑性变形，会产生大量的热量，使切削区域的温度升高。
温度的升高会导致工件材料的塑性变形增加，从而使切削力增大。
同时，温度升高还会对工件表面的质量和刀具的寿命产生影响。
高温容易导致工件表面的氧化和退火，从而使工件的表面质量降低。
刀具在高温下容易产生焊合和磨损，降低刀具的使用寿命。
因此，对切削力和温度的分析研究具有重要的理论和实际意义。
首先，切削力和温度的研究可以帮助我们更好地理解机械加工过程中的物理现象和机理。
其次，通过对切削力和温度的研究，可以优化机械加工参数，提高加工效率和质量。
例如，通过降低切削速率和增加切削液的使用，可以有效地控制切削力和温度的大小，提高工件的加工精度和表面质量。
机械加工的切削力与切削温度研究
机械加工的切削力与切削温度研究机械加工是一种常见的制造工艺，广泛应用于各个领域。
在机械加工过程中，切削力和切削温度是两个重要的研究方向。
本文将探讨机械加工的切削力与切削温度的研究。
一、切削力研究切削力是指在机械加工过程中刀具对工件施加的力。
切削力的大小直接影响机械加工的效率和加工质量。
因此，研究和控制切削力是机械加工的关键。
1. 切削力的影响因素切削力受到多个因素的影响，如工件材料、切削速度、进给速度、切削深度等。
其中，工件材料的硬度和断裂韧性对切削力有着显著影响。
在机械加工中，常用的工件材料有金属和非金属材料。
不同材料的加工特性不同，因此切削力也有所差异。
2. 切削力的测量方法为了研究和控制切削力，需要对其进行准确的测量。
目前常用的切削力测量方法有力传感器法、应变传感器法和声发射法等。
这些方法可以在实际加工过程中实时监测切削力的大小和变化趋势，为优化切削参数提供依据。
3. 切削力的数值模拟除了实验方法，数值模拟也是研究切削力的重要手段。
通过建立适当的数学模型和计算方法，可以在计算机上对切削力进行仿真和预测。
这不仅能够减少实验成本，还可以为优化刀具设计和工艺参数提供指导。
二、切削温度研究切削温度是指在机械加工过程中产生的热量，它的大小与加工过程中的热源、热损失和导热等因素有关。
切削温度对刀具和工件的寿命和质量有重要影响，因此研究和控制切削温度是机械加工的关键问题之一。
1. 切削温度的影响因素切削温度受到多个因素的影响，如切削速度、切削深度、进给速度、冷却液等。
切削速度是切削温度的重要参数，一般来说，切削速度越高，切削温度越高。
此外，切削深度和进给速度对切削温度的影响也不可忽视。
2. 切削温度的测量方法为了研究和控制切削温度，需要对其进行准确的测量。
常用的切削温度测量方法有红外测温法、热电偶法和红外热像仪法等。
这些方法能够在实际加工过程中实时监测切削温度的大小和分布情况，为优化刀具选择和切削参数提供依据。
影响切削力和切削温度的因素
切削速度在5～17m/min区域内增加时，积屑瘤高度逐渐增加，切削力减小；
切削速度继续在17～27m/min范围内增加，积屑瘤逐渐消失，切削力增加；
在切削速度大于27m/min时，积屑瘤消失，由于切削温度上升，摩擦系数减小，切削力下降。一般切削速度超过90m/min时，切削力无明显变化。
在切削脆性金属工件材料时，因塑性变形很小，刀屑界面上的摩擦也很小，所以切削速度υc对切削力Fc无明显的影响。
导热系数
导热系数越低，温度越高
切削用量
背吃刀量和进给量
进给量f增大时，切削力有所增加；（程度小）
背吃刀量ap增大时，切削刃上的切削负荷也随之增大，即切削变形抗力和刀具前面上的摩擦力均成正比的增加。（程度大）
从切削力和切削功率角度考虑，加大进给量比加大背吃刀量有利。
切削温度与切削用量的关系式为：
三个影响指数zθ＞yθ＞xθ，说明切削速度对切削温度的影响最大，背吃刀量对切削温度的影响最小。
刀具磨损后，切削温度升高。
切削液
参数大大提高了正前角刀具的刃口强度，但同时也增加了负倒棱前角(负前角)参加切削的比例，负前角的绝对值↑→切削变形程度↑→切削力↑；
基本无影响
主偏角
Fp=FDcosKr Ff=FDSinKr Kr↑→Fp↓, Ff↑（课本P47图1-52）
主偏角κr↑→切削刃工作接触长度↓，切削宽度bD↓，散热条件变差，故切削温度↑
影响切削力和切削温度的因素
影响因素
被影响的因素
力
温度
工件材料
强度、硬度
材料的强度、硬度越高，则屈服强度越高，切削力越大。
材料的强度、硬度越高，温度越高。
塑性、韧性
在强度、硬度相近的情况下，材料的塑性、韧性越大，则刀具前面上的平均摩擦系数越大，切削力也就越大。脆性材料，切削时一般形成崩碎切屑，切屑与前面的接触长度短，摩擦小，故切削力较小。
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高速铣削钛合金的切削力和切削温度
切削力和切削温度试验在五坐标高速加工中心上进行，采用YOLO-YDXC-III切削三向力测试系统对铣削力进行测量，采用夹丝半人工热电偶方法对铣削温度进行测量。
试验用刀具为Walter WMG40硬质合金机夹刀片，工件材料为钛合金TA15，热处理状态为退火。
采用单因素试验，考察不同铣削速度下切削力和切削温度的变化规律。
其他切削条件为：轴向切深ap=6mm，径向切深ae=1mm，每齿进给量fz=0.1mm/z。
为典型的铣削力信号图以及后刀面磨损VB＝0.15mm 时的切削力与铣削速度关系曲线。
铣削力的方向定义为：进给方向为X，铣刀径向切深方向为Y，刀具轴向为Z。
可以看到在此范围内，Fx和Fz变化不大，而Fy随切削速度的提高略有下降。
试验和理论表明：一方面随着切削速度的上升，两个因素会导致切削力的增加。
首先是由断续切削造成的切削力冲击和动态切削力的数值会增加；其次，材料的应变硬化程度严重，导致剪切区变形抗力增加。
另外一方面，切削速度上升导致的切削温度上升也会使被加工材料软化，使切削力减小。
所以，切削速度对切削力的影响，要看这两方面综合作用的结果。
当刀具后刀面磨损达到一定程度时，随着切削速度的增加，由温度升高所导致的材料软化影响占主导地位，其作用超过动态切削力增加和应变硬化增加两方面的影响，所以总的铣削力呈下降趋势。
典型的铣削温度热电势信号及50～550m/min 切削速度范围内的切削温度与铣削速度的关系。
切削温度随铣削速度增加有一直上升的趋势，但是在不同的速度范围内，切削温度上升的程度是不同的。
在较低的速度范围内，温度随切削速度而上升的趋势较快，而在较高的速度范围内，温度随切削速度而上升的趋势变缓。
这一现象产生的原因在于，随着切削速度的增加，传入切屑的热量比例增加，更多的热量被切屑带走；而传入工件和刀具的热量的比例减小，相应的刀具和工件的温度升高也不明显。
高速铣削钛合金的刀具磨损
钛合金高速铣削刀具磨损机理和刀具耐用度是生产过程中较受关注的问题。
为磨钝标准VB ＝0.3mm的情况下，刀具耐用度随切削速度的变化关系。
随着铣削速度增加，刀具铣削时间下降较快。
在200～250m/min 的速度范围内时，刀具寿命下降很快；铣削速度继续增加，刀具寿命的下降趋势有所减缓。
在200m/min的速度下，刀具寿命超过120min。
硬质合金刀具高速铣削钛合金时的刀具磨损微观形态（图中黑色部分为未被完全腐蚀的钛合金粘结物）。
在高速铣削钛合金时，钛合金在刀具表面的粘结现象非常严重，由于工件与刀具接触表面的温度较高，且温度梯度大，在钛合金粘结和温度梯度的综合作用下，刀具将产生扩散磨损。
一方面，粘结在刀具上的钛合金中的Ti元素向刀具中扩散，形成粘结的TiC层，TiC粘结层脱落时，会带走一部分刀具材料。
另一方面，刀具中的C向高温区扩散，Co向低温区扩散，在刀具和工件的接触面上形成富C贫Co区，造成WC颗粒间的粘结强度下降，表层脆化，从而引起WC颗粒脱落。
另外，铣削时的热冲击会使刀具切削刃附近产生梳状裂纹，裂纹垂直于切削刃方向，沿切削刃平均分布，裂纹间距约100μm，长度可达到0.5mm，并且贯穿前刀面和后刀面。
当裂纹扩展到一程度，会引起刀具切削刃的强度下降，从而使刀具材料被粘结其上的钛合金撕裂和脱落，使切削刃变形和钝化。
所以，铣削钛合金时的刀具磨损是扩散磨损、粘结磨损和热冲击相互作用、相互促进的结果。
高速铣削钛合金的表面完整性
在50～300m/min的速度范围内，加工表面粗糙度Ra的值较低，并且变化很小，分布在0.1～0.3 μm 之间。
表面粗糙度随后刀面磨损的增加而增大。
在刀具磨损初期，粗糙度变化不大；但当后刀面磨损较大时，粗糙度会显著增加。
为保证获得良好的表面粗糙度，应该控制刀具的后刀面磨损量。
从各种切削速度下加工表面层的金相组织来看，铣削钛合金TA15的加工表面层金相组织变化并不明显，也未发现晶粒沿刀刃运动方向被拉伸的现象。
同时，无论是常规速度还是高速铣削TA15，所产生的加工硬化均不严重，铣削速度的提高并不会造成显著的加工硬化。
采用YOLO-YDXC-III切削三向力测试系统对铣削力进行测量对残余应力的分析结果表明，在试验所用各种切削速度下，已加工表面的残余应力均为压应力。
压应力的大小约在-300～-30MPa之间。
随切削速度的提高，残余压应力的绝对值有所降低；径向切深和每齿进给量增加时，残余压应力的绝对值略有升高，但径向切深或每齿进给量增加，可能导致刀具磨损加快、加工表面粗糙度和加工硬化的升高，所以必须将其控制在适当的范围。
为了更加准确和可靠地分析切削速度对加工零件表面质量和疲劳性能的影响，进一步对各种切削速度下铣削加工的钛合金试样进行了疲劳性能的对比试验。
疲劳试验采用轴向应力控制，应力比R＝0.1。
800MPa和900MPa两种应力水平下，试样中值疲劳寿命的对比。
采用YOLO-YDXC-III切削三向力测试系统对铣削力进行测量在50～100m/min的切削速度范围内，试样的疲劳寿命随切削速度的提高而明显上升。
这说明与常规切削速度相比，高速切削钛合金可以获得更好的加工表面。
结果分析与讨论
随着铣削速度的提高，铣削钛合金的切削力有下降的趋势，而切削温度相应升高。
在较高的切削速度下，由于更多的切削热被切屑带走，而来不及传入工件和刀具，所以刀具和工件的温度升高较小。
高速铣削钛合金时的刀具磨损，是扩散磨损、粘结磨损和热冲击相互作用、相互促进的结果。
在200m/min的速度下，刀具寿命超过120min。
高速铣削钛合金可以得到较低的表面粗糙度数值，金相组织变化和加工硬化均不明显。
对表层残余应力的X射线衍射分析表明，残余应力均为压应力，其值在-300～-30MPa之间。
对试样的疲劳性能试验表明，在一定范围内提高切削速度有利于改善零件的表面完整性和疲劳性能。
堯零智能檢測儀器科技有限公司
2016年05月
（参考南京航天学院和上海航天设备制造厂）。