5-切削热和切削温度解析

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第五章 切削热和切削温度 §5—1 切削热的产生和传出 切削中所消耗的能量几乎全部转换成热能。 1、工件的弹、塑性变形，切屑变形所产生的热量； 2、切屑与刀具前刀面摩擦所产生的热量。 3、工件与刀具后刀面摩擦所 产生的热量。 切屑传出50-86%；工件 传出10-40%；刀具传出3-9%； 空气传出1%。
• §5—4切削温度的分布 • 为了进一步研究刀具的磨损部位，工件材
料的性能变化，加工表面的材质变化等， 除了分析切削区的温度外，还应了解刀具， 工件、切屑的温度场分布。 • 图5-6、7表示刀具，工件、切屑的温度场。
• 研究得出： • 1、剪切面上各点的温度相等，即剪切面上
的应力、应变基本相等。 • 2、前、后刀面上最高温度并不在刀刃上， 离刀刃有一定距离。由于摩擦热沿前、后 刀面不断增加的缘故。 • 3、切屑靠近前刀面的底层温度梯度最大。 说明前刀面上的摩擦集中在切屑的底层。 • 4、在剪切区中，垂直于剪切面方向上的温 度梯度大。
• §5—2切削温度的测量方法 • 切削温度的测量，可以用来研究各因素对
切削温度的影响，校核切削温度理论的计 算，可以把测得的切削温度作为控制切削 过程的信号源。 • 测量方法很多：热电偶法、辐射温度法、 热敏颜料法、 • 量热计法等。 • 1、自然热电偶法
• 2、人工热电偶法 • 采用图5-3所示人工热电偶，测量刀具或
工件上的某点温度。
• §5—3影响切削温度的主要因素 • 通过自然热电偶法可以建立切削温度的
实验公式： • θ=C0*vZθ*fyθ*apxθ
• 一、切削用量 • 切削用量(V、f、ap)的增加，都会使变形
和摩擦加剧，切削功率增大，切削热量增 加，温度升高。各自影响程度不一样。 • 从公式中可以看出， V最大， f次之， ap最 小。 • 在实际切削过程中，增加f、 ap比增加V 更为有利。
• 二、几何参数 • 1、前角 • 图5-4前角的增大，变形、摩擦减小，产
生的热量少，温度下降。 • 2、主偏角 • 主偏角的减小，使 • ac减小， aw增大，刀 • 刃散热条件改善，ห้องสมุดไป่ตู้• 温度下降。
• 三、工件材料 • 工件材料的强度、硬度增加，也都会使
热量增加。 • 工件、刀具的导热性好，散热条件好， 温度下降。 • 四、其它 • 刀具磨损大，温度提高。 • 切削液可以大大降低切削温度。
• 5、后刀面的接触长度小，温度升降较快。 • 6、工件材料塑性愈大，前刀面上午接触长
度愈大，温度分布愈均匀。脆性材料，最 高温度点离刀刃愈近。 • 7、工件材料的导热系数愈低，刀具前后刀 面的温度愈高。
• §5—5切削温度对工件、刀具和切削过程
的影响 • 1、对工件材料机械性能的影响 • 温度对工件的强度、硬度影响不大，对 剪切区应力的影响不明显。 • 2、对刀具材料的影响 • 对硬质合金刀具影响不大，对高速钢刀 具由一定影响。
• 3、对工件尺寸精度的影响 • 工件受热膨胀，对零件精度有直接的影
响。特别在精加工中，要控制切削温度。 • 4、利用切削温度自动控制切削速度或进给 量 • 利用优化可以在给定的刀具材料、工件 材料、切削用量的条件下，可以得到最佳 的切削温度，控制温度，可以减低刀具磨 损，提高刀具耐用度。