切削热的产生与传导.
第5章 切削热与切削温度
切屑 50%～86% 28%
工件 3%～9% 52.5%
刀具 10%～40% 14.5%
周围介质 1% 5%
表5-1 切屑、工件、刀具中切削热的分布
5.2 切削温度的测量方法
切削温度的测定方法很多，有热电偶法、辐射测温法等。但目前广为应 用的是热电偶法。它具有简单、可靠，使用方便的优点。 5.2.1 热电偶法 热点偶法包括自然热点偶法和人工热电偶法。 1.自然热电偶法 切削过程中，工件、刀具通常是由两种不同的金属材料组成的。在刀 具与切屑和刀具与工件接触区总存在着相当高的切削温度，称为热电偶 的热端；离接触区较远的工件与刀具处一般保持在室温状态，称为热电 偶的冷端。可用导线将工件与刀具的冷端接到仪表上，即可将切削热电 势显示和记录下来。根据事先作出热电偶的标定曲线（温度与毫伏值的 对应关系曲线），即可求得刀具与切屑和刀具与工件接触面的平均温度， 即切削温度。
（a）测量刀具前面某点的温度示意图 （b）测量工件加工面某点的温度示意图 图5-4 用人工热电偶法测量刀具和工件温度
5.2.2 辐射测温法 辐射测温法是一种非接触 式测量方法。它是利用高 温辐射能量来测量工件表 面温度的。作为测量用的 传感器有光电传感器及热 敏电阻传感器两种。如图55所示为用光电传感器测量 刀具与切屑接触面温度分 布的示意图。光电传感器 可以用锗光电二极管或硫 化铅光电池。在刀片上打 一个小的锥孔，一直通到 刀具的前面上，从切屑底 面测定辐射能，通过标定 求得切屑底面该点的温度。
5.4 影响切削温度的主要因素 切削温度的高低，取决于切削热产生的多少和散热 条件的好坏。下面分析几个主要因素对它的影响。 1.工件材料对切削温度的影响 2.切削用量对切削温度的影响 1）切削速度 2）进给量 3）背吃刀量
切削热及影响切削温度的主要因素.
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4．切削液方面
切削过程浇注切削液，由于其具有润滑作用，能够减小切屑、工件
与刀具的摩擦，产生的热量少；同时切削液还有冷却作用，能够带走大 量的切削热，所以切削温度低。
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切削热的利用与限制
切削热给金属切削加工带来许多不利影响，采取措施减少和限制切 削热的产生是必要的和重要的。 切削热有时也可以加以利用，如在加工淬火钢时，可采用负前角并
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2）主偏角
在背吃刀量相同时：
减小主偏角 切屑厚度减小 切削变形减小
刀刃参加切削的长度增加
产生的热量减少 切削温度降低
刀尖角增大
刀具的散热条件变好
主偏角增大，切削温度升高。
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（2）刀具磨损 刀具磨损对切削温度也有着明显的影响。 刀具磨损后 刀刃变钝 切割作用减小
在一定的切削速度下进行切削，既加强了刀刃的强度，同时产生的大量
切削热能使切削层软化，降低硬度，从而易于切削。
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2．切削热的传散 不使用切削液车削、钻削时切削热的传散比例
Q屑
车 削 钻 削 50%~86% 28%
Q刀
40%~10% 14.5%
Q工
9%~3% 52.5%
Q介
1% 5%
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温度分布及生产中对切削温度的判断方法
1．切削区域温度的分布 切削温度一般是指切屑、工件和刀具接触表面上的平均温度， 即切削区域的平均温度。
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机械制造技术基础 第二章 第五节 切削热及切削温度
四、切削温度对切削过程的影响
1、切削温度对工件材料被切削性能的影响 切削温度较高，切削区工件材料的强度会降低；同时切削速度较高时（即
切削温度较高），应变速率增大，又会使切削区工件材料的强度增大。最终的 影响结果取决这正反两方面的主、次地位。 通常，切削温度较高，切削区工件材料的强度会降低，材料的被切削性能 好，表现为切削力有下降趋势。 2 、对刀具材料的影响 适当提高切削温度，可提高刀具材料的强度、韧性。所以，硬度高，但强 度、韧性差的刀具材料易采用较高切削速度，这样不易崩刃（如：陶瓷、金刚 石、 立方氮化硼）。 3、 对工件尺寸精度的影响 工件、刀杆受热膨胀，使切削加工后零件尺寸精度及形状精度降低，精 加工时必须注意。 4、利用切削温度自动控制切削速度或进給量。 5、也可同时用切削温度与切削力作为控制型号，控制刀具磨损。
第Ⅰ变形区——切屑的弹、塑性变形功，产生的热为qs。 第Ⅱ变形区——切屑与前刀面的摩擦功，产生的热为qr 。 第Ⅲ变形区——刀具后刀面与工件的摩擦功。 2、切削热的传导 ⑴ 切削热的传导 切削塑性金属，为研究问题方便，忽略后刀面与工件摩擦产生的热，则切削热分别由刀具(qτ）、 切屑（qc）、工件（qw）及周围介质传出（比例较小忽略），具体比例如下： qc=R1. qs+R2.qr qτ=（1-R2) qr qw=（1-R1) qc 其中 ：R1—剪切热传入切屑的比例 ；R2 —摩擦热传入切屑的热 。 ⑵ 影响热传导的的主要因素： ① 工件材料的导热系数↑ qc ↑、 qw ↑，则切削区的温度θ↓ ② 刀具材料导热系数↑ qτ ↑，则切削区的温度θ↓ ③ 刀、屑接触时间 ↑ 则切削区的温度θ ↑ ⑶ 影响 R1、R2大小的因素 ① R1:通常V ↑、ac ↑ R1 ↑
切削热与切削温度
3. 刀具磨损原因 高速钢刀具） （1）磨粒磨损 （高速钢刀具） ） 切屑、工件的硬度虽然低于刀具的硬度， 切屑、工件的硬度虽然低于刀具的硬度，但其结 构中经常含有一些硬度极高的微小的硬质点， 构中经常含有一些硬度极高的微小的硬质点，能在 刀具表面刻划出沟纹，这就是磨粒磨损。 刀具表面刻划出沟纹，这就是磨粒磨损。 硬质点有碳化物(如 硬质点有碳化物 如Fe3C、TiC、VC等)、氮化物 、 、 等、 (如TiN、Si3N4等)、氧化物 如Si02、A12O3等)和金 如 、 、氧化物(如 和金 属间化合物。 属间化合物。
氧化磨损： 氧化磨损： 空气不易进入刀—屑接触区。氧化磨损最容易在主、 空气不易进入刀 屑接触区。氧化磨损最容易在主、 屑接触区 副切削刃的工作边界处形成，在这里划出较深的沟槽， 副切削刃的工作边界处形成，在这里划出较深的沟槽， 造成“边界磨损” 造成“边界磨损”。
温度对磨损的影响
（3）刀具角度的影响 γo ↑ → θ ↓ ； γo ↑ ↑ → θ ↑ 切削热集中↑ 散热↓→ κr ↑ → bD ↓ → 切削热集中↑ → 散热↓→ θ ↑
（4）刀具磨损的影响：刀钝以后，摩擦加剧 ）刀具磨损的影响：刀钝以后， 的影响： （5）切削液的影响：冷却效果明显 ）切削液的影响 切削液的作用： 切削液的作用： （1）冷却作用 ）冷却作用 （2）润滑作用 ）润滑作用 （3）清洗作用 ）清洗作用 （4）防锈作用 ）防锈作用
五、切削温度对工件、刀具和切削过程的影响 切削温度对工件、 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
刀具磨损与刀具寿命
§ 2.5 切削热和切削温度
机械制造技术——第二章 金属切削原理与刀具 §2.5 切削热和切削温度
■ 切削液的影响 ● 作用 冷却、润滑、清洗、防锈。 ● 种类 水基切削液、乳化液、油类切削液 从导热性来看，水基切削液最好，乳化液次之，油类切削液最差。 ● 影响 粗加工——主要要求冷却，一般选水或低浓度的乳化液； 一般钢材——选乳化液或硫化切削油； 有色金属——不宜采用含硫化油的切削液，以免腐蚀； 脆性材料（铸铁、青铜、黄铜）——不用切削液； 低速精加工——采用煤油；
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机械制造技术——第二章 金属切削原理与刀具 §2.5 切削热和切削温度
4. 切削温度对工件、刀具及切削过程的影响 ■ 对工件材料强度和切削力的影响 ● 一般情况下影响不大 ● 加热切削（500~800℃）——可降低切削力，是切削难加工材料的途径之一 ■ 对刀具材料的影响 ● 适当提高切削温度有利于提高硬质合金的韧性，从而提高了抗冲击强度而不 易崩刀，但磨损强度降低 ● 各类刀具材料在切削各种材料时都有最佳切削温度范围 ■ 对工件尺寸精度的影响 ● 直径的热胀冷缩 ● 刀杆（刀架）的热变形 ● 工件受热因约束而弯曲变形
1—GH131 2—1Cr18Ni9Ti 3—45钢(正火) 4—HT200 刀具材料：YT15；YG8 刀具几何参数： o=15 ， o=6~8 ， r=75 ， 1= -10 ， s=0，b=0.1mm，r=0.2mm 切削用量：ap=3mm，f=0.1mm/r
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机械制造技术——第二章 金属切削原理与刀具 §2.5 切削热和切削温度
■ 红外测温 利用红外辐射原理， 借助热敏感元件，测量切 削区温度。可测量切削区 侧面温度场。
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机械制造技术——第二章 金属切削原理与刀具 §2.5 切削热和切削温度
机械制造技术课后习题及答案
机械制造技术习题第一章金属切削加工的基本知识1-1，切削加工由哪些运动组成？它们各有什么作用？析：切削加工由主运动和进给运动组成。
主运动是直接切除工件上的切削层，使之转变为切削，从而形成工件新包表面。
进给运动是不断的把切削层投入切削，以逐渐切除整个工件表面的运动。
1-2，何为切削用量?简述切削用量的选择原则。
析：切削用量是切削时各运动参数的总称，包括切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）。
与某一工序的切削用量有密切关系的刀具寿命，一般分为该工序单件成本最低的经济寿命和最大生产率寿命两类。
原则：一般是提高刀具耐用度的原则，并且保证加工质量。
粗加工时，大的切削深度、进给，低的切削速度；精加工时，高的切削速度，小的切削深度、进给。
1-3,常见的切削类型有几种？其形成条件及加工的影响是什么？析：切削加工就是指用切削工具（包括刀具、磨具和磨料）把坯料或工件上多余的材料层切去成为切屑，使工件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的加工方法。
楼主想要了解的是不是切削加工的分类金属材料的切削加工有许多分类方法。
常见的有以下3种。
按工艺特征区分切削加工的工艺特征决定于切削工具的结构以及切削工具与工件的相对运动形式。
按工艺特征，切削加工一般可分为：车削、铣削、钻削、镗削、铰削、刨削、插削、拉削、锯切、磨削、研磨、珩磨、超精加工、抛光、齿轮加工、蜗轮加工、螺纹加工、超精密加工、钳工和刮削等。
按切除率和精度分可分为：①粗加工：用大的切削深度，经一次或少数几次走刀从工件上切去大部分或全部加工余量，如粗车、粗刨、粗铣、钻削和锯切等，粗加工加工效率高而加工精度较低，一般用作预先加工，有时也可作最终加工。
②半精加工：一般作为粗加工与精加工之间的中间工序，但对工件上精度和表面粗糙度要求不高的部位，也可以作为最终加工。
③精加工：用精细切削的方式使加工表面达到较高的精度和表面质量，如精车、精刨、精铰、精磨等。
精加工一般是最终加工。
④精整加工：在精加工后进行，其目的是为了获得更小的表面粗糙度，并稍微提高精度。
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机械制造相关知识培训教程1.切削运动：在金属切削加工时，为了切除工件上多余的材料，形成工件要求的合格表面，刀具与工件间须完成一定的相对运动，即切削运动。
切削运动按其所起的作用不一致，可分为主运动与进给运动。
2.切削要素：已加工表面、代加工表面、加工表面。
3.切削用量：切削速度、进给量、背吃刀量。
4.切削层几何参数：切削宽度、切削厚度、切削面积.5.刀具切削部分的构成：①前面（前刀面）Ａr：刀具上切屑流出的表面；②后面（后刀面）Aα：刀具上与工件新形成的过渡表面相对的刀面；③副后面（副后刀面）Aα′：刀具上与工件新形成的过渡表面相对的刀面；④主切削刃Ｓ：前面与后面形成的交线，在切削中承担要紧的切削任务；⑤副切削刃Ｓ′：前面与副后面形成的交线，它参与部分的切削任务；⑥刀尖：刀尖能够是主切削刃与副切削刃汇交的交点；也能够是把主切削刃与副切削刃连接起来的一小段切削刃。
刀具角度参考系⑴正交平面参考系：由基面P r、切削平面P s与正平面P o构成的空间三面投影体系称之正交平面参考系。
⑵法平面参考系：由基面P r、切削平面P s与法平面P n构成的空间三面投影体系称之法平面参考系。
刀具的标注角度①前角：在正交平面内测量的前面与基面之间的夹角。
前角表示前面的倾斜程度。
②后角：在正交平面内测量的主后面与切削平面之间的夹角，后角表示主后面的倾斜程度。
③主偏角：在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。
④副偏角：在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。
⑤刃倾角：在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角。
切屑形成过程及变形区的划分切屑是被切材料受到刀具前刀面的推挤，沿着某一斜面剪切滑移形成的。
第一变形区：塑性变形区。
第二变形区：摩擦变形区。
第三变形区：加工表面变形区。
积屑瘤的形成及其对切削过程的影响在切削塑性材料时，假如前刀面上的摩擦系数较大，切削速度不高又能形成带状切屑的情况下，常常会在切削刃上粘附一个硬度很高的鼻型或者楔型硬块，称之积屑瘤。
金属切削过程中的物理现象
式中 Fz－主切削力（N）
v－主运动切削速度（m/min）
Pm
Fz
v103 60
kW
机床电动机所需功率PE:
式P E中
Pm
－
PE
Pm
机床传动效率。
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22
四、影响切削力的因素
总切削力的来源有两个方面： 一是克服被加工材料对弹性变形和塑
性变形的抗力； 二是克服切屑对刀具前面的摩擦阻力
和工件表面对刀具后面的摩擦阻力。
第Ⅱ变形区 与前刀面接触的 切屑层内产生的变形区；
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第Ⅲ变形区 近切削刃处已加 工表层内产生的变形区 （后刀 面与工件的接触区域）
4
1、第一变形区 （剪切滑移区）
切削层受刀具的作用，经过第一变形区的塑性变形后形成了切
屑，下面以直角自由切削为例，分析较典型的连续切屑的形成
过程。
切削层受到刀具前
影响切屑力的主要因素有：工件材料、 切削用量、刀具几何参数、其它因素。
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23
1.工件材料的影响
工件材料的硬度或强度愈高，材料的剪切屈服强度也愈 高，发生剪切变形的抗力也愈大，故切削力也愈大。
在材料的强度、硬度相近的情况下，材料的塑性越大。 韧性越大，则切削力越大。 ◆塑性大的材料在切削过程中将产生较大的塑性变形和加 工硬化，且切削与前刀面的接触时间长，故切削力较大； ◆韧性大的材料，使之发生变形或破坏需消耗较多的能量， 故切削力较大。
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28
3.刀具几何参数的影响
1） 前角ro对切削力的影响;
对塑性材料
前角go↑ 刀刃锋利↑
对脆性材料
切削变形↓
切削力
影响较小
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金属切削过程中的切削热及切削温度的影响因素研究
金属切削过程中的切削热及切削温度的影响因素研究在金属的切削加工中，由于被切削金属层的挤压变形和刀具与工件间的摩擦会产生大量的切削热，从而使刀头的切削温度迅速上升，进而使刀具磨损加快，并会影响到工件的加工质量。
针对这一问题，本文对切削加工中切削热的产生与传散及影响切削温度的因素做了研究。
标签：金属切削；切削热；切削温度一、切削热的产生与传散（一）切削热的产生我们知道，金属的切削过程，其实质就是被切削金属层受到刀具前刀面的挤压作用而产生塑性变形，进而产生剪切滑移，然后从母体分离转变为切屑的变形过程。
如图1所示，在上述的金属切削过程中会产生三个变形区，而切削热就来源于这三个变形区。
在第Ⅰ变形区，由切削层金属的弹性变形和塑性变形而产生的热，传散到切屑与工件上，这是主要的热源；在第Ⅱ变形区，由切屑与刀具前面摩擦所产生的热传散到切屑与刀具上；在第Ⅲ变形区，由工件与刀具后面摩擦而产生的热传散到工件和刀具上。
（二）切削热的传散切削热主要通过切屑、工件、刀具以及周围的介质传散。
传入切屑和介质的切削热越多，对加工越有利。
传入刀具的热量虽不多，但因刀头体积小，所以温度高，高速切削时刀头上的温度最高处可达1000℃以上，刀头温度过高，将加快刀具磨损。
传入工件的热会引起工件的热变形，影响尺寸和形状精度。
特别是加工薄壁零件、细长零件和精密零件时，热变形的影响更大。
影响热传导的主要因素是工件和刀具材料的导热能力以及周圍介质的状况。
一般情况下，切削热大部分由切屑带走和传入工件，以保证刀具的正常切削。
各部分传热的比例取决于具体的切削条件。
例如，不使用切削液，以中等切削速度车削钢料外圆时，切削热的50%～86%由切屑带走，10%～40%传入工件，3%～9%传入车刀，1%左右传入空气。
和上述条件一样，钻削钢料时，散热条件差，切削热的28%左右由切屑带走，约15%传入工件，约52%传入钻头，5%左右传入周围介质。
二、切削温度及影响切削温度的因素（一）工件材料材料的强度、硬度越高，切削时消耗的功率就多，产生的切削热也多，温度就越高。
3.3 切削热与切削温度
3.3 切削热与切削温度一、切削热的产生和传导切削热产生于三个变形区，切削过程中消耗的能量约98%转换为热能，切削热q≈P c≈F c v=C fc a p f 0.75v-0.15K Fc v=C fc a p f 0.75v0.85K Fc切削热通过切屑、工件、刀具和周围介质向外传出二、切削温度的分布红外胶片法测得切钢料的温度场，分析归纳切削温度分布规律：1.剪切区等温线与滑移线相近OM线温度比OA线上温度高剪切滑移相等的地方温度相等，剪切变形是切削热的第一来源2.前后刀面最高温度点不在刀刃上切屑上最高温度比剪切区温度高切屑底层温度比上层温度高摩擦是切削热的又一来源三、影响切削温度的主要因素切削温度θ 一般指前刀面与切屑接触区内的平均温度两个方面：切削热的产生与传出（一）切削用量的影响由实验得出切削温度经验公式如下θ＝C θ v z θf y θa p x θ式中系数及指数见表1-4,由表中数据看出：z θ在0.3～0.5之间，y θ在0.15～0.3，x θ在0.05～0.1切削用量↑时切削温度↑，其中v 对θ影响最大，进给量f 的影响比v 小，背吃刀量a p 的影响很小。
（二）刀具几何参数的影响1. 前角γ的影响γ↑→变形程度↓→F↓q ↓→θ ↓但γ＞20°时，因散热面积↓，对θ的影响减小2. 主偏角κr的影响κr ↑，切削宽度aw↓，散热面积↓→θ↑3. 负倒棱和刀尖圆弧半径的影响bγ1 、rε↑，切屑变形程度↑→q ↑同时散热条件改善，两者趋于平衡对θ影响很小（三）工件材料的影响强度硬度、塑性和韧性越大，切削力越大，切削温度升高。
导热率大，散热快，温度下降（四）刀具磨损的影响后刀面磨损增大，切削温度升高; VB达一定值影响加剧; v越高刀磨损对θ影响越显著（五）切削液的影响浇切削液对↓切削温度↓刀具磨损↑加工质量有明显效果。
热导率比热容和流量越大，本身温度越低冷却效果越显著。
第五章切削热和切削温度
工件材料预热至500—800℃经常达到800～900℃，切削力下降却不多。 这也间接证明，切削温度对剪切区域内工 件 材料强度影响不大。
5. 利用切削温度自动控制切削速度或进给量
利用切削温度来控制机床的转速，保持切削温度在最佳 范围内，以提高生产率及工件表面质量。
切削热的传导
切削热传散出去的途径主要是切屑、工件、刀 具和周围介质（如空气、切削液等），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。
切削热的来源就是切屑变形热 Q 变 和前、后刀面的摩擦热 Q 摩
其产生与传出的关系为：
Q Q 变 Q 摩 Q 屑 Q 刀 Q 工 Q 介
由于后刀面上的摩擦通常远远小于前刀面上 的摩擦，同时进给运动所作的功也远远小于 主运动所作的功。因此，为了简化问题便于 分析，我们忽略后刀面上的摩擦功和进给运 动所作的功，并假定主运动所作的功全部转 化成了热量，则可以得到单位时间内产生的 切削热的公式：
Pm Fzv
式中：Pm——每秒钟产生的切削热，J/s； Fz——切削力，N； v——切削速度，m/s。
第一节、切削热的产生与传导
金属切削过程的三个变形区就是产生切削热的三个热 源(图)。在这三个变形区中，刀具克服金属弹、塑性变形抗 力所作的功和克服摩擦抗力所作的功，绝大部分转化为切削 热。
图5-1 切削热的产生与传导
切削热的来源主要有三个方面， （一）切屑与前刀面之间的摩擦所消耗的摩擦功。 （二）工件与后刀面之间的摩擦所消耗的摩擦功。 （三）切削层金属在刀具的作用下发生弹性变形和塑性变形
高，超过了刀具的热硬性极限温度时，刀具的硬度 就会明显下降，产生剧烈的磨损，从而失去切削能 力，使切削工作无法完成。 • 当切削温度超过一定限度后，刀具材料的硬度会显 著下降，因而失去切削性能，刀具很快磨钝不能使 用。 • 高速钢刀具材料的耐热性为600℃左右，超过该温 度刀具失效。硬质合金刀具材料耐热性好，在高温 800～1000℃时，强度反而更高，韧性更好。因此 适当提高切削温度，可防止硬质合金刀具崩刃，延 长刀具寿命。
2.3切削热与切削温度
在金属切削过程中， 在金属切削过程中，正确的使用切削 液可以减少摩擦； 液可以减少摩擦；降低切削温度和切削 力；减少切屑与道具的粘结抑制积屑瘤 和鳞刺得生长；提高零件的便面质量； 和鳞刺得生长；提高零件的便面质量； 保证加工精度和提高生产效率。 保证加工精度和提高生产效率。
切削液的作用 （1）冷却作用 ） （2）润滑作用 ）
（5）切削液 ）
利用切削液的润滑功能 降低摩擦系数，减少切削热 的产生，也可利用它的冷却 功用吸收大量的切削热，所 以采用切削液是降低切削温 度的重要措施。
刀具主后面磨损 时，后角减小，后面 与工件间摩擦加剧。 刃口磨损时，切屑形 成过程的塑性变形加 剧，使切削温度增大。
图
前角与切削温度的关系
六、切削液
切削液的选用
•按工件材料选用 加工钢等塑性材料时，需要切削液；加工 按工件材料选用 铸铁等脆性材料时，不用切削液。 •按刀具材料选用 高速钢刀具耐热性差，粗加工时应选用以 按刀具材料选用 冷却作用为主的切削液，以降低切削温度；在精加工时应使 用润滑性能好的极压切削油或高浓度的极压乳化液，以提高 加工表面质量。硬质合金刀具由于耐热性好，一般不用切削 液； •按加工方法选用 对半封闭、封闭加工，选用极压乳化液或 按加工方法选用 极压切削油，以对切削区进行冷却、润滑和对切屑冲洗。磨 削加工时，由于磨削区温度很高，磨屑会破坏已磨削表面质 量,要求切削液具有良好的冷却、清洗、排屑和防锈性能，一 般选用乳化液。
切削液的添加剂
为改善切削液 性能所加入的化学 物质，称为添加剂。 物质，称为添加剂。 用以改善在较低温度 下切削液的极压添加剂 极压添加剂
比油性添加剂 能耐较高的温度。 能耐较高的温度。
3.表面活性剂 表面活性剂
切削热及切削温度
2、切削温度影响因素
（1）切削用量
的影响：通常在 车床上利用测温 装置求出切削用 量对切削温度的 影响关系，并可 整理成下列一般 公式：
2、切削温度影响因素
由上可知：切削速度对切削温度影响最大，随切 削速度的进步，切削温度迅速上升。进给量对切 削温度影响次之，而背吃刀量ap变化时，散热面 积和产生的热量亦作相应变化，故ap对切削温度 的影响很小。
切削热与切削温度
切削热与切削温度是切削过程中产生的又一 重要物理现象。切削时做的功，可转化为等量的 热。功削热除少量散逸在四周介质中外，其余均 传进刀具、切屑和工件中，并使它们温度升高， 引起工件变形、加速刀具磨损。因此，研究切削 热与切削温度具有重要的实用意义。
一、切削热的产生和传导
1、切削热的产生 切削热是由切削功转变而来的。如
力是影响切削温度的重要因素，而工件材料的强度（包括硬度）直接决定了单位切 削力，所以工件材料强度（包括硬度）增大时，产生的切削热增多，切削温度升高。 工件材料的导热系数则直接影响切削热的导出。 4、刀具磨损的影响
在后刀面的磨损值达到一定数值后，对切削温度的影响增大；切削速度愈高，影 响就愈明显。合金钢的强度大，导热系数小，所以切削合金钢时刀具磨损对切削温 度的影响，就比切碳素钢时大。 5、切削液的影响
2、切削热的传导
Q传出=Q切屑+Q工件+Q刀具+Q介质 切削热产生以后，由切屑、工件、刀具及周期介质(如空气)传出。
各部分传出的比例取决于工件材料、切削速度、刀具材料及几何角度 等。车削时的切削热主要是由切屑传出的。用高速钢切削钢材时，约 有50%~80%的切削热由切屑带走，10%~40%的热传入工件， 3%~9%的热传给刀具，传给介质的热仅有1%左右。传入刀具的热最 虽不是很多，但由于刀具切削部分体积很小，因此，引起刀具温度升 高较快(高速切削时，刀头温度可达1000℃以上)，从而加速刀具的磨 损。 传入工件的热量可使工件的温度升高，引起工件材料膨胀变 形，从而产生形状和尺寸误差，降低加工精度。传入切屑和介质的热 量越多，对加工越有利，因此，在切削加工中应设法减小切削热，改 善散热条件，以减小高温对刀具和工件的不良影响。
长安大学机械制造技术基础复习题2019（2）
长安⼤学机械制造技术基础复习题2019（2）1．⾦属切削加⼯的基本知识1．何谓切削⽤量三要素?它们是怎样定义的?切削⽤量是指切削速度，进给量f（或进给速度）和切削深度切削速度是切削刃相对于⼯件的主运动速度称为切削速度。
即在单位时间内，⼯件和⼑具沿主运动⽅向的相对位移。
进给量是⼯件或⼑具转⼀周（或每往复⼀次），两者在进给运动⽅向上的相对位移量。
切削深度指待加⼯表⾯与已加⼯表⾯之间的垂直距离。
2.．⾦属切削过程的本质是什么?切削过程中的三个变形区是怎样划分的?各变形区有何特征?⾦属切削本质是⼀种挤压过程，切削⾦属受⼑具挤压⽽产⽣以滑移为主的塑性变形第Ⅰ变形区：即剪切变形区，⾦属剪切滑移，成为切屑。
⾦属切削过程的塑性变形主要集中于此区域。
第Ⅱ变形区：靠近前⼑⾯处，切屑排出时受前⼑⾯挤压与摩擦。
此变形区的变形是造成前⼑⾯磨损和产⽣积屑瘤的主要原因。
第Ⅲ变形区：已加⼯⾯受到后⼑⾯挤压与摩擦，产⽣变形。
此区变形是造成已加⼯⾯加⼯硬化和残余应⼒的主要原因3. 影响加⼯表⾯粗糙度的因素有哪些?如何减⼩表⾯粗糙度?⼯件材料的性质，加⼯塑性材料时，材料的韧性越好，⾦属的塑性变形越⼤，加⼯表⾯就越粗糙，加⼯脆性材料时，其切屑呈碎粒状，由于切削的崩碎⽽加⼯表⾯留下许多的⼩⿇点，使表⾯粗糙度加⼤。
（3）切削⽤量的影响，加⼯塑性材料时，若切削速度处在产⽣积屑瘤和鳞刺的范围内，加⼯表⾯将很粗糙，若不在，则影响明显下降；进给量越⼤，则表⾯粗糙度就越⼤；背吃⼑量越⼤，则产⽣的塑性变形越⼤，表⾯粗糙度就越⼤4. 影响切削⼒的因素有哪些?它们是怎样影响切削⼒的?5.试阐述已加⼯表⾯的形成过程。
6.切削⼒是怎样产⽣的?为什么要研究切削⼒?7.切屑的种类有哪些，其变形规律如何?带状切屑,剪切滑移尚未达到断裂程度,加⼯塑性材料，切削速度较⾼，进给量较⼩，⼑具前⾓较⼤.;节状切屑,局部剪切应⼒达到断裂强度;粒状切屑,剪切应⼒完全达到断裂强度;崩碎切屑,未经塑性变形即被挤裂8.各切削分⼒分别对加⼯过程有何影响?9.切削热是怎样传出的?影响切削热传出的因素有哪些?10.试分析圆周铣削与端⾯铣削的切削厚度、切削宽度、切削层⾯积和铣削⼒，以及它们对铣削过程的影响。
金属切削原理知识与刀具含习题答案
第九章金属切削原理知识与刀具本章重点1．切削用量的概念及选择；2．车刀主要几何角度的作用及选择；3．常用刀具材料的性能及用途；4．切削液的作用及选择；5．切削力的概念及其影响因素；6．切削热、切削温度的概念及影响切削热的因素；7．刀具磨损的基本形式、过程及刀具寿命的概念；8．砂轮的选择及刃磨900外圆车刀的基本方法；9．切屑的类型、积屑瘤的成因及其对切削加工的影响；10．断屑的概念及其影响因素；11．减小表面粗糙度值的工艺措施。
内容提要一、切削用量1．切削用量的概念切削用量（又称切削三要素）是衡量切削运动大小的参量。
它包括切削深度（背吃刀量）、进给量和切削速度。
（1）切削深度（背吃刀量）ap：切削时工件上待加工表面与已加工表面之间的距离。
单位：mm。
①车外圆时：ap =（dw-dm）/2式中dw ——待加工表面的直径（mm）；dm——已加工表面的直径（mm）；②切断和车槽时的切削深度（背吃刀量）等于车刀主切削刃的宽度。
（2）进给量f：工件每转一圈，刀具沿进给方向移动的距离。
单位： mm/r。
（3）切削速度v：主运动的线速度。
单位：m/min。
v=nπdw/1000式中：v——切削速度（m/min）；n——主轴转速（r/min）；dw——待加工表面直径（mm）。
2．切削用量的选择（1）粗加工时切削用量的选择①选择原则：以提高劳动生产率为主。
②选择方法：首先选用一个大的切削深度（背吃刀量），其次为缩短进给时间再选一个较大的进给量，最后在保证刀具寿命的前提下，再选择一个相对大而合理的切削速度。
（2）半精加工、精加工时切削用量的选择①选择原则：以保证加工精度为主。
②选择方法：切削余量原则一次进给完成，也可分多次，但最后一次进给的余量不得小于0.1mm；进给量应选小一些；切削速度应根据刀具材料选择，高速钢刀具一般小于5m/min，硬质合金可大于80 m/min。
二、刀具的几何角度1.切削运动——切削时刀具与工件之间的相对运动，包括主运动和进给运动。
切削热是怎样产生和传出的？
切削热是怎样产⽣和传出的？
在切削过程中，所消耗的能量⼏乎全部转换成热能。
切削热的来源合两个⽅⾯：—是切削层⾦属、切屑和⼯件表⾯层⾦属的弹性变形和塑性变形；⼆是切屑与前⼑⾯和后⼑⾯与⼯件之间所消耗的摩擦功。
⾦属的塑性⽤于内摩擦。
所以切削过程中的切削热，是外摩擦和内摩擦产⽣的。
切削热是由切屑、⼑具、⼯件和周围介质传出的。
实践证明，在⼀般情况下，⼤部分切削热由切屑传出，⼤约占50％⼀80％，其次是⼯件和⼑具，⽽介质传出的热很少。
但切屑、⼯件、⼑具相介质它们各⾃传出热所占的⽐例，随⼯件材料、切削⽤量、⼑具材料、⼑具⼏何参数和加⼯⽅式等切削条件的不同⽽不同。
其中，⼯件材料的导热系数和周围介质为主要因素。
⼯件材料的导热系数越⾼，切屑带⾛的热量就越多，切削区的温度就越低，但⼯件的温升也快。
反之切削区温度就⾼。
⼑具材料的导热系数影响也是—样。
切削速度对切削热的传出也有很⼤影响，切削速度⾼，切屑带⾛的热量就多。
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切削热由切屑、工件、刀具及周围的介 质（空气，切削液）向外传导。影响散热的 主要因素是： （1）工件材料的导热系数 （2）刀具材料的导热系数 （3）周围介质
z
f
y
——刀具与切屑接触平均温度（ ）； C ——切削温度系数; c ——切削速度（m/min）; f ——进给量（mm/r）; a p ——背吃刀量（mm）;
x（ a p 2 22）
C
v
a 指数。 z , y , x ——分别为的vc 、f 、
p
用高速钢或硬质合金刀具切削中碳钢时， 式（2-22）中的系数和指数值参见表。
二、切削温度的测量 测量切削温度的方法很多；有热电偶 法、辐射热计法、热敏电阻法等。目前常用 的是热电偶法，它简单、可靠、使用方便。
用热电偶法测量切削温度有自然热电 偶和人工热电偶两种方法：
自然热电偶法
人工热电偶
三、影响切削温度的主要因素 1. 切削用量对切削温度的影响
C vc
式中：
2．刀具几何参数对切削温度的影响
（1）前角 对切削温度的影响
（2）主偏角
图
对的影响 4．刀具磨损对切削温度的影响
5．切削液对切削温度的影响
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