切削热和切削温度要点
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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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切削温度
Q Fc
vc
式中 Q——单位时间产生的热量，单位：J / s； Fc——切削力，单位：N； vc——切削速度单位：m / s。
三、切削热和切削温度
2. 切削温度的分布
a） 法平面内的切削温度分布 b）刀具前面上的切削温度分布 图3-33 切削温度的分布
3.影响切削温度的主要因素
(2)切削用量
切削速度
Q Fc
vc
3.影响切削温度的主要因素
综上所述，切削用量对切削温度的影响 程度以切削速度为最大，进给量次之，背吃 刀量最小。 因此，若要切除给定的余量，又要求切 削温度较低，则在选择切削用量时，应优先 考虑采用大的背吃刀量，然后选择一个适当 的进给量，最后再选择合理的切削速度。 上述切削用量选择原则是从最低切削温 度出发考虑的，这也是制订零件加工工艺规 程时，确定切削用量的原则。
3.影响切削温度的主要因素
刀具几何参数 主偏角
三、切削热和切削温度
3.影响切削温度的主要因素 (1)工件材料 工件材料的强度、硬度越高，总切削力越大， 单位时间内产生的热量越多，切削温度也就越高。 工件材料的导热性好，从切屑和工件传出的 切削热相应增多，切削区的平均温度降低。
例如，合金结构钢的强度普遍高于45钢，而导 热系数又一般均低于45钢，所以切削合金结构钢 的切削温度高于切削45钢的切削温度。
273v c
0.26
f
0.07
asp
0.01
三、切削热和切削温度
1.切削热的来源与传出
加工方法
车削 铣削 钻、镗削 磨削
切屑
工件
刀具
<5% 5% 15% 12%
50~80% 10~40% 70% 30% 4% <30பைடு நூலகம் >50% >80%
机械制造技术考点汇总
第一章 金属切削基础1.基本知识：①工件上的加工表面：3个不断变化着的表面 (1) 待加工表面。
工件上行将被切除的表面。
(2) 已加工表面。
工件上经刀具切削后产生的新表面。
(3) 过渡表面。
工件上由切削刃正在切削着的表面，位于待加 工表面和已加工表面之间，也称作加工表面或切削表面。
②切削运动：直接完成切除加工余量任务，形成所需零件表面的运动包括主运动和进给运动（合成切削运动）主运动及进给运动：可能是连续，也可能是间歇的；可能是直线运动，也可能是回转运动；可由刀具和工件分别完成(如车削和刨削)，也可由刀具单独完成(如钻孔)，但很少由工件单独完成；可以同时进行(如车削、钻削)，也可以交替进行(如刨平面、插键槽)；③切削用量：切削用量用来定量描述主运动、进给运动和投入切削的加工余量（切削层）厚度。
切削速度：刀刃上选定点的主运动的线速度 单位：m/s 或m/min当主运动为旋转运动时，可按右式计算 切削刃上各点的切削速度是不同的进给量：主运动的每一转或每一行程，刀具和工件沿进给运动方向的相对位移量称。
znf fn v Z f ==背吃刀量：工件上已加工表面和待加工表面间的距离切削用量三要素：切削速度；进给量；背吃刀量2.金属切削刀具的几何参数①刀具切削部分的结构要素：刀具组成：夹持部分（刀柄）；切削部分（刀头） 切削部分组成：三面、两刃、一尖②切削平面切削角度分析：参考PPT1000dnv π=第二章金属切削的基本规律及其应用1.切屑的种类及其变化①分类：带状切屑；底面光滑，背面呈毛茸状挤裂切屑；底面光滑有裂纹，背面呈锯齿状节状切屑；底面已不光滑，呈粒状金属块的堆砌崩碎切屑：不规则块状颗粒②影响切屑形状的因素：工件材料、切削速度、进给量、刀具角度③切屑形状对加工过程的影响：切削过程平稳性、表面质量④切屑控制：卷曲和折断2.切削层金属的变形①三个变形区②变形程度的表示：变形系数；剪切角；剪应变变形系数PS：能表示变形程度的参数：切屑形态（方便、定性）；剪切角（定量）；变形系数（纯挤压，易测）；剪应变（纯剪切，较合理，忽略挤压）③刀—屑接触区的变形与摩擦第二变形区特征:切屑底层晶粒纤维化,流速减慢,甚至滞留。
切削热与切削温度
1.前角γo 前角的大小直接影响切削过程中的变形和摩擦，对切削温度有明显影 响。总的趋势是，前角大，切削温度低；前角小，切削温度高。当 前角达18o～20o后，对切削温度影响减小，这是因为楔角变小使散热 体积减小的缘故。
2.主偏角 主偏角加大后，切削刃的工作长度缩短，切削热相对地集 中；但刀尖角减小，使散热条件变差，切削温度将上升。
目前应用较广的是自然热电偶法和人工热电偶法。
补充： 辐射温度计法：任何物体都会有红外线辐射，它表现的是物体的温度。 温度越高辐 射越大。用红外线接收器作传感器，经数字滤波放大，再函数计算，显示出数字。 热电偶法原理：把两种化学成分不同的导体的一端连接在一起，使它们的另一端处 于室温状态（称为冷端），那么，当连在一起的一端受热时（称为热端）在冷热端 之间就会产生一定的电动势，称为电势，把毫伏表或电位差计接在两导体冷端之间 便可测量出热电势的值。实验研究表明，热电势值的大小取决于两种导体材料的化 学成分及冷热端之间的温度差。当组成热电偶的两种材料一定时，经过标定可得到 热电势的值与冷热端温度差之间的关系。
• 5.1切削热的产生与传出 • 来源：切削热来源于切削层金属发生弹性、塑性变形 所产生的热及切屑与前刀面、工件与后刀面之间的摩 擦。 • 切削热产生于三个变形区，切削过程中三个变形区内 产生切削热的根本原因是，切削过程中变形与摩擦所 消耗的功，绝大部分转化为切削热。
• • •
•
•
•
假定主运动所消耗的功全部转化为热能，则单位时间内产生的切削热： Pc = Fcνc Pc—每秒钟内产生的切削热 Fc—主切削力 νc—切削速度 切削热由切屑、工件、刀具及周围介质传导出去。 影响散热主要因素： ⑴工件材料的导热性能 工件材料的导热系数高，由切屑和工件散出的 热就多，切削区温度就较低，刀具寿命提高；但工件温升快，易引起工 件热变形（铜和铝）。工件材料的导热系数小，切削热不易从工件方面 散出，加剧刀具磨损（不锈钢）。 ⑵刀具材料的导热性能 刀具材料的导热系数高，切削热易从刀具散出， 降低了切削区温度，有利于刀具寿命的提高（YG类硬质合金）。 ⑶周围介质 采用冷却性能好的切削液及采用高效冷却方式能传导出较 多的切削热，切削区温度就较低。采用喷雾冷却法使切削液雾化后汽化， 将能吸收更多的切削热，使切削温度降低。 ⑷切屑与刀具的接触时间 外圆车削时，切屑形成后迅速脱离车刀而落 入机床的容屑盘中，切屑传给刀具的热量相对较少；钻削或其它半封闭 式容屑的加工，切屑形成后仍与刀具相接触，传导给刀具的热相对较多。
2.主偏角 主偏角加大后，切削刃的工作长度缩短，切削热相对地集 中；但刀尖角减小，使散热条件变差，切削温度将上升。
目前应用较广的是自然热电偶法和人工热电偶法。
补充： 辐射温度计法：任何物体都会有红外线辐射，它表现的是物体的温度。 温度越高辐 射越大。用红外线接收器作传感器，经数字滤波放大，再函数计算，显示出数字。 热电偶法原理：把两种化学成分不同的导体的一端连接在一起，使它们的另一端处 于室温状态（称为冷端），那么，当连在一起的一端受热时（称为热端）在冷热端 之间就会产生一定的电动势，称为电势，把毫伏表或电位差计接在两导体冷端之间 便可测量出热电势的值。实验研究表明，热电势值的大小取决于两种导体材料的化 学成分及冷热端之间的温度差。当组成热电偶的两种材料一定时，经过标定可得到 热电势的值与冷热端温度差之间的关系。
• 5.1切削热的产生与传出 • 来源：切削热来源于切削层金属发生弹性、塑性变形 所产生的热及切屑与前刀面、工件与后刀面之间的摩 擦。 • 切削热产生于三个变形区，切削过程中三个变形区内 产生切削热的根本原因是，切削过程中变形与摩擦所 消耗的功，绝大部分转化为切削热。
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假定主运动所消耗的功全部转化为热能，则单位时间内产生的切削热： Pc = Fcνc Pc—每秒钟内产生的切削热 Fc—主切削力 νc—切削速度 切削热由切屑、工件、刀具及周围介质传导出去。 影响散热主要因素： ⑴工件材料的导热性能 工件材料的导热系数高，由切屑和工件散出的 热就多，切削区温度就较低，刀具寿命提高；但工件温升快，易引起工 件热变形（铜和铝）。工件材料的导热系数小，切削热不易从工件方面 散出，加剧刀具磨损（不锈钢）。 ⑵刀具材料的导热性能 刀具材料的导热系数高，切削热易从刀具散出， 降低了切削区温度，有利于刀具寿命的提高（YG类硬质合金）。 ⑶周围介质 采用冷却性能好的切削液及采用高效冷却方式能传导出较 多的切削热，切削区温度就较低。采用喷雾冷却法使切削液雾化后汽化， 将能吸收更多的切削热，使切削温度降低。 ⑷切屑与刀具的接触时间 外圆车削时，切屑形成后迅速脱离车刀而落 入机床的容屑盘中，切屑传给刀具的热量相对较少；钻削或其它半封闭 式容屑的加工，切屑形成后仍与刀具相接触，传导给刀具的热相对较多。
切削热和切削温度
切削热和切削温度切削过程中产生的切削热对刀具磨损和刀具寿命具有重要影响，切削热还会使工件和刀具产生变形、残余应力而影响加工精度和表面质量。
一、切削热的产生与传导切削热来源于两个方面，一是切削层金属发生弹性和塑性变形所消耗的能量转换为热能；二是切屑与前刀面、工件与后刀面间产生的摩擦热。
切削过程中的三个变形区就是三个发热区域。
切削过程中所消耗能量的98%~99%都将转化为切削热。
切削热由切屑、工件、刀具及四周的介质（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工件材料的导热系数高，由切屑和工件传导出去的热量增多，切削区温度就低。
工件材料导热系数低，切削热传导慢，切削区温度就高，刀具磨损就快。
（2）刀具材料的导热系数刀具材料的导热系数高，切削区的热量向刀具内部传导快，可以降低切削区的温度。
（3）四周介质采纳冷却性能好的切削液能有效地降低切削区的温度。
车削加工时产生的切削热多数被切屑带走，切削速度越高，切削厚度越大，切屑带走的热量越多；传给工件的热量次之，约为30%；传给刀具的热量更少，一般不超过5%。
钻削时，由于切屑不易从孔中排出，故被切屑带走的热量相对较少，只有30%左右，约有50%的热量被工件汲取。
二、切削温度的测量测量切削温度的方法许多，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，它简洁、牢靠、使用便利。
1. 自然热电偶法；2. 人工热电偶法。
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、、增大，单位时间内材料的切除量增加，切削热增多，切削温度将随之上升。
但、和对切削温度的影响程度不同，切削速度对切削温度的影响最为显著，次之，最小，缘由是：增大，前刀面的摩擦热来不及向切屑和刀具内部传导，所以对切削温度影响最大；增大，切屑变厚，切屑的热容量增大，由切屑带走的热量增多，所以对切削温度的影响不如显著；增大，刀刃工作长度增大，散热条件改善，故对切削温度的影响相对较小。
第三章切削力与切削温度(机械制造技术)
切削力大
主切削力Fc（N）
切削用量
◆ap加大一倍，FZ约 增大一倍；
Fz
C axFz Fz p
f
yFz
(xFz 1, yFz 0.75 ~ 0.9)
◆f加大一倍， FZ只 增大68%～86%；
981
◆切所削以速，度如对果切欲削提力高生产7率84而受到机床动力限制时，则增加 进影给响量复比杂提高切削深度有利588。
工件
图3-19 切削热的来源与传导
塑性材料：主要来源于第Ⅰ变形区内切屑的变形功。
脆性材料：主要来源于第Ⅲ变形区内工件与后刀面的摩擦功。
切削热的传出
切削热由切屑、工件、刀具和周围介质（切削液、 空气)等传散出去。
切削热的传出
不同切削速度下的热量传出比例
切削热的传出
加工方法 切屑 工件
车削 50~80% 10~40%
γ0 – Fy γ0 – Fx
前角γ0
图3-17 前角对γ0切削力的影响
2200 1800
κr - Fz
表3-6
1400 1000
κr – Fx
600
κr – Fy
200
30 45 60 75 90
主偏角κr / °
图3-18 主偏角κr对切削力的影响
3.1.4 影响切削力因素
刀具几何角度影响
◆ 与主偏角相似，刃倾角λs对主切削力影响不大，对吃刀 抗力和走刀抗力影响显著（ λs ↓ —— Fy↑ ，Fx ↓ ） 表3-8 ◆ 刀尖圆弧半径 rε 对主切削力影响不大，对吃刀抗力和 走刀抗力影响显著（ rε ↑ —— Fy↑，Fx↓） ； 表3-9
Fz 177 f 0.84 (ap=1mm)
主切削力Fz的指数公式
切削热与切削温度
三、切削热对切削Biblioteka 程的影响切削温度高低决定于产生热量多少和传散热量的 快慢两方面。 快慢两方面。凡是能减小切削过程产生热量的因素 和改善散热条件的因素，都能降低切削温度。 和改善散热条件的因素，都能降低切削温度。 1．工件材料 ．
材料的强度、 材料的强度、硬度高，切削时消耗的切削功率
越多，产生的切削温度也高。如加工合金钢产生的 越多，产生的切削温度也高。 切削温度较加工45钢高 钢高30%； 切削温度较加工 钢高 ； 切削区散热越慢， 材料的导热系数越低，切削区散热越慢，切削 温度越高。不锈钢导热系数较45钢小 钢小3倍 温度越高。不锈钢导热系数较 钢小 倍，故切削时 产生的切削温度多于45钢 产生的切削温度多于 钢40%。 。 脆性金属材料时 由于切屑呈崩碎状， 加工脆性金属材料 加工脆性金属材料时，由于切屑呈崩碎状，与前 面的摩擦较小，切削变形也较小，故产生的切削温 面的摩擦较小，切削变形也较小，故产生的切削温 度较低。 度较低。
切削时所产生的热量由切屑、工件、 切削时所产生的热量由切屑、工件、刀具 分别用Q屑 及周围介质传出，分别用 屑、Q工 、Q 工 刀 、Q介表示。 介表示。 上述切削热产生的产生和传散可以写出平 衡方程式： 衡方程式：
Q=Q弹+Q塑+Q前摩 后摩 弹 塑 前摩 后摩=Q 前摩+Q后摩 屑+Q工+Q刀 +Q介 工 刀 介
§3-3 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。 要物理现象。切削过程中切削力所作的机械功的绝 大部分将转化成热能，即切削热。 大部分将转化成热能，即切削热。若切削热不及时 传散，则切削区的平均温度将大幅度地上升。 传散，则切削区的平均温度将大幅度地上升。切削 温度的升高，一方面使切削区工件材料的强度、 温度的升高，一方面使切削区工件材料的强度、硬 度下降，且使切削区工件材料的强度、硬度下降， 度下降，且使切削区工件材料的强度、硬度下降， 且使一些耐热性好、脆性大的刀具材料（ 且使一些耐热性好、脆性大的刀具材料（如硬质合 陶瓷材料等）的韧性有所改善， 金、陶瓷材料等）的韧性有所改善，从而使切削过 程进行比较顺利；但另一方面切削温度的升高， 程进行比较顺利；但另一方面切削温度的升高，会 加速刀具的磨损，使工件和机床产生热变形， 加速刀具的磨损，使工件和机床产生热变形，影响 零件的加工精度，造成工件表面的热损伤等。因此， 零件的加工精度，造成工件表面的热损伤等。因此， 研究切削热和切削温度的变化规律， 研究切削热和切削温度的变化规律，是研究金属切 削过程的一个重要方面。 削过程的一个重要方面。
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
金属切削原理
切削时消耗的功率
金属切削原理及其应用
一、切削变形 二、切削力 三、切削热与切削温度 四、刀具磨损与耐用度变化
1.1 金属切削过程的基本规律
一、切削变形 变形Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ区， 剪切面间距0.02-0.2mm。
1. 切屑的形成
图为金属切削过程中的滑移线
1.1 金属切削过程的基本规律.
• （1）第一变形区 从OA线开始发生塑性变形，到 OM线金属晶粒的剪切滑移基本完成。OA线和OM 线之间的区域（图中Ⅰ区）称为第一变形区。
碳素钢，合金钢，铜 铝合金； 黄铜，低速切削钢； 铝； 铸鉄，黄铜
图为切屑类型
2. 积屑瘤
图为积屑瘤与切削刃的金 相显微照片
2. 积屑瘤
积屑瘤高度及其实际工作前角
2. 积屑瘤
（1）积屑瘤对切削过程的影响： 1) 积屑瘤包围着切削刃，可以代替前面、后面和切
削刃进行切削，从而保护了刀刃，减少了刀具的磨 损。 2) 积屑瘤使刀具的实际工作前角增大，而且，积屑 瘤越高，实际工作前角越大，刀具越锋利。 3) 积屑瘤前端伸出切削刃外，直接影响加工尺寸精 度。 4) 积屑瘤直接影响工件加工表面的形状精度和表面 粗糙度。
Fx Fxy sin r
3. 影响切削力的因素
3）刀具几何参数对切削力的影响。
c）刃倾角ls 对切削力的影响; ls↑ 背前角gp↑ 侧前角gf↓
Fp↓ Ff↑
3. 影响切削力的因素
3）刀具几何参数对切削力的影响。
d）刀尖圆弧半径r 对切削力的影响;
3. 影响切削力的因素
3）刀具几何参数对切削力的影响。 e）使用切削液 对切削力的影响;
v a 273
f 0.26 0.07
c
0.01
切削热与切削温度技术
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%。
三 、影响切削温度的主要因素
（ 1）切削用量的影响
高速钢刀具 硬质合金刀具
三 、影响切削温度的主要因素
（ 1）切削用量的影响
切削用量三要素对切削温度的影响vc＞f
它们对切削力的影响程度正好相反 。在控制切削温度 的前提下提高加工效率 , 应在机床允许的条件下 , 选 用比较大的背吃刀量 ap 和进给量f, 这比选用大的切
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 切削温度仅提高10%
善了散热条件 。 因
此 , f提高一倍,
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
问题: 看图说明前角和主偏角对T的影响
五 、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
二 、温度分布（温度场）
切削温度: 一般指切屑 、工件与刀具接触表面上 的平均温度。
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%。
三 、影响切削温度的主要因素
三 、影响切削温度的主要因素
（ 1）切削用量的影响
高速钢刀具 硬质合金刀具
三 、影响切削温度的主要因素
（ 1）切削用量的影响
切削用量三要素对切削温度的影响vc＞f
它们对切削力的影响程度正好相反 。在控制切削温度 的前提下提高加工效率 , 应在机床允许的条件下 , 选 用比较大的背吃刀量 ap 和进给量f, 这比选用大的切
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 切削温度仅提高10%
善了散热条件 。 因
此 , f提高一倍,
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
问题: 看图说明前角和主偏角对T的影响
五 、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
二 、温度分布（温度场）
切削温度: 一般指切屑 、工件与刀具接触表面上 的平均温度。
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%。
三 、影响切削温度的主要因素
第三节__切削热和切削温度
温度约为900℃。该处压力高，热量集中。在后刀面上约 0.3mm处的最 高温度约为700℃。 3）切屑带走的热量最多，它的平均温度高于刀具、工件上的平均温度。 4）工件上最高温度在近切削刃处，平均温度较刀具上最高温度低20～30倍。
三、影响切削温度的主要因素
切削温度高低取决于两个方面：产生的热量和散热速度。 产生的热量少，散热速度高，则切削温度低；或者上述之一起主导作 用，也会降低切削温度。 因而，凡是能影响产生的热量和散热速度的因素均会影响切削温度的高低
学习目的
通过对切削热的来源、切削温度的分布及影响因素进行
研究，以便控制切削热和切削温度对切削过程的影响。
学习内容
一、切削热的来源及传出 二、切削区的温度及其分布 三、影响切削温度的主要因素
一、切削热的来源及传出
1、切削热来源
1）被切削的金属在刀具的作用下，发生弹性和塑性变形而耗功， 这是切削热的一个重要来源。 2）切屑与前刀面之间的摩擦耗功产生出大量的热量。 3）工件与后刀面之间的摩擦耗功产生出大量的热量。 因此，切削时共有三个发热区域 剪切面 切屑与前刀面接触区 后刀面与过渡表面接触区
所以，切削热的来源就是切屑变形功和前、后刀面的摩擦功。
根据切削理论，切削变形和摩擦而产生的热量.
在剪切面上的塑性变形产生的热量最多。 单位时间内产生的切削热的计算公式
Q —单位时间内产生的切削热（J/s）； Fc—主切削力（N）； Vc—切削速度（m/s）。
注：该公式中忽略了进给运动所消耗的功率，且假定主运动所消耗的功全部转化为热能。
3）实际意义： 从降低切削温度的角度出发，切削用量的选择原则：为提高切削效率， 应优先选用较大的背吃刀量，其次增加进给量，最后确定刀具和机床性 能允许的最大切削速度。
三、影响切削温度的主要因素
切削温度高低取决于两个方面：产生的热量和散热速度。 产生的热量少，散热速度高，则切削温度低；或者上述之一起主导作 用，也会降低切削温度。 因而，凡是能影响产生的热量和散热速度的因素均会影响切削温度的高低
学习目的
通过对切削热的来源、切削温度的分布及影响因素进行
研究，以便控制切削热和切削温度对切削过程的影响。
学习内容
一、切削热的来源及传出 二、切削区的温度及其分布 三、影响切削温度的主要因素
一、切削热的来源及传出
1、切削热来源
1）被切削的金属在刀具的作用下，发生弹性和塑性变形而耗功， 这是切削热的一个重要来源。 2）切屑与前刀面之间的摩擦耗功产生出大量的热量。 3）工件与后刀面之间的摩擦耗功产生出大量的热量。 因此，切削时共有三个发热区域 剪切面 切屑与前刀面接触区 后刀面与过渡表面接触区
所以，切削热的来源就是切屑变形功和前、后刀面的摩擦功。
根据切削理论，切削变形和摩擦而产生的热量.
在剪切面上的塑性变形产生的热量最多。 单位时间内产生的切削热的计算公式
Q —单位时间内产生的切削热（J/s）； Fc—主切削力（N）； Vc—切削速度（m/s）。
注：该公式中忽略了进给运动所消耗的功率，且假定主运动所消耗的功全部转化为热能。
3）实际意义： 从降低切削温度的角度出发，切削用量的选择原则：为提高切削效率， 应优先选用较大的背吃刀量，其次增加进给量，最后确定刀具和机床性 能允许的最大切削速度。
切削热和和切削温度(16页)
ap=2mm，r f =20mm
i s
• 5.X3工件材料
•工件材料的强度、硬度、塑性及热导率对切削温度有较 大的影响。
•工件强度、硬度高，切削时的切削力大，消耗功率大， 产生的切 削热多，故切削温度髙。
•工件的导热系数对切削温度也有很大的影响，不锈钢 （ lCrl8Ni9T0的强度、硬度虽然低于45钢，但它的导热系 数小于45钢 （约为45钢的1/3）切削温度比45钢髙40%. •切削脆性金属材料时， 塑性变形小，切屑呈崩碎状态， 与前刀面的摩擦小，故产生的切削 热少，切削实验结果 表明，切灰铸铁HT200时的切削温度比切45钢 大约低 25%。
• 传散到刀具上的切削热是引起刀具磨损和破损的 重要原因。 切削热还通过使刀具磨损对切削加工生产 率和成本发生影响。
• 切削热对切削加工的质量、生产率和成本都有直 接、间接 的影响，研究和掌握切削热产生和变化的一 般规律，把切削 热的不利影响限制在允许的范围之内， 对切削加工生产是有 重要意义的。
• 5.1切削热的产生与传出
第五章切削热与切削温度
切削热和切削温度是切削过程中产生的重要物理现象。 第一，用刀具切削工件而产生的热称为切削热。 第二：切削时消耗的能约97%到99%转化为热量，使得切削E域 温度升髙。
•切削热对切削过程影响有多方面影响：
• 切削热传散到工件上，会引起工件的热变形，因 而降低加 工精度，工件表面上的局部髙温则会恶化已 加工表面质量。
在亳伏表上，由于两金属丝组成的人工热电偶己事先经过 标定，所以在实际测 温时，根据毫伏表中的数值便可从标定曲线上査 得其对应的温度值，即工件或 刀具上被测点的温度值，改变测量小孔 的位置并利用传热学原理进行推算，可 得出刀具或工件上温度分布的 情况。
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• 5.X3工件材料
•工件材料的强度、硬度、塑性及热导率对切削温度有较 大的影响。
•工件强度、硬度高，切削时的切削力大，消耗功率大， 产生的切 削热多，故切削温度髙。
•工件的导热系数对切削温度也有很大的影响，不锈钢 （ lCrl8Ni9T0的强度、硬度虽然低于45钢，但它的导热系 数小于45钢 （约为45钢的1/3）切削温度比45钢髙40%. •切削脆性金属材料时， 塑性变形小，切屑呈崩碎状态， 与前刀面的摩擦小，故产生的切削 热少，切削实验结果 表明，切灰铸铁HT200时的切削温度比切45钢 大约低 25%。
• 传散到刀具上的切削热是引起刀具磨损和破损的 重要原因。 切削热还通过使刀具磨损对切削加工生产 率和成本发生影响。
• 切削热对切削加工的质量、生产率和成本都有直 接、间接 的影响，研究和掌握切削热产生和变化的一 般规律，把切削 热的不利影响限制在允许的范围之内， 对切削加工生产是有 重要意义的。
• 5.1切削热的产生与传出
第五章切削热与切削温度
切削热和切削温度是切削过程中产生的重要物理现象。 第一，用刀具切削工件而产生的热称为切削热。 第二：切削时消耗的能约97%到99%转化为热量，使得切削E域 温度升髙。
•切削热对切削过程影响有多方面影响：
• 切削热传散到工件上，会引起工件的热变形，因 而降低加 工精度，工件表面上的局部髙温则会恶化已 加工表面质量。
在亳伏表上，由于两金属丝组成的人工热电偶己事先经过 标定，所以在实际测 温时，根据毫伏表中的数值便可从标定曲线上査 得其对应的温度值，即工件或 刀具上被测点的温度值，改变测量小孔 的位置并利用传热学原理进行推算，可 得出刀具或工件上温度分布的 情况。
切削力和切削温度
一、切削力
• 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。
• 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。
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。
第5章 切削热分析
第五章切削热和切削温度
实验显示：2%能量：形变能 98%能量：转为热量 影响： 工件加工质量：积屑瘤，摩擦系数 刀具寿命：磨损
一、切削热的来源与传散
来源: 1.在刀具的切削作用下，切削层金属发生弹性变形和塑性变形。 2.切屑与前刀面，工件与后刀面间消耗的磨擦功，也将转换为热能。
切屑 刀具
工件
切削热的产生和传出
4、工件材料对切削温度的影响
(1)工件材料的硬度和强度越高,切削时所消耗的功就越多产生的切削热也多。 (2)合金结构钢的强度普遍高于45钢,而导热系数有一般均低于45钢.所以切削合金 结构时的切削温度一般均高于切削45钢时的切削温度。 (3)不锈钢1cr18Ni9Ti和高温合金GH131不但导热系数低,而且在高温下仍能保持较 高的强度和硬度,所以切削这种类型的材料时,切削温度比切削其他材料要高得多。
切削温度测定原理与切削温度分布
自然热电偶法采用自然热电偶法的测温装置是利用刀具和工件分别 作为自然热电偶的两极，组成闭合电路测量切削温度。刀具引出端 用导线接入毫伏计的一极，工件引出端的导线通过起电刷作用的铜 顶尖接入毫伏计的另一极。。
切削温度与热电势毫伏值之间的对应关系 可通过切削温度标定得到。根据切削实验 中测出的热电势毫伏值，可在标定曲线上 查出对应的温度值。
3.在剪切区域中，垂直剪切面方向上的温度梯度很大。
切削过程中消耗的功率98~99%转换为热 能，因此近似认为单位时间内产生的切 削热q等于切削功率Pc
q Pc Fcvc
q
CF c
ap
f
v K 0.75 0.85
c
Fc
结论：影响力从大到小依次是ap,v,f
传散: 切削热由切屑.刀具.工件和周围介质传出的比率大致如下:
实验显示：2%能量：形变能 98%能量：转为热量 影响： 工件加工质量：积屑瘤，摩擦系数 刀具寿命：磨损
一、切削热的来源与传散
来源: 1.在刀具的切削作用下，切削层金属发生弹性变形和塑性变形。 2.切屑与前刀面，工件与后刀面间消耗的磨擦功，也将转换为热能。
切屑 刀具
工件
切削热的产生和传出
4、工件材料对切削温度的影响
(1)工件材料的硬度和强度越高,切削时所消耗的功就越多产生的切削热也多。 (2)合金结构钢的强度普遍高于45钢,而导热系数有一般均低于45钢.所以切削合金 结构时的切削温度一般均高于切削45钢时的切削温度。 (3)不锈钢1cr18Ni9Ti和高温合金GH131不但导热系数低,而且在高温下仍能保持较 高的强度和硬度,所以切削这种类型的材料时,切削温度比切削其他材料要高得多。
切削温度测定原理与切削温度分布
自然热电偶法采用自然热电偶法的测温装置是利用刀具和工件分别 作为自然热电偶的两极，组成闭合电路测量切削温度。刀具引出端 用导线接入毫伏计的一极，工件引出端的导线通过起电刷作用的铜 顶尖接入毫伏计的另一极。。
切削温度与热电势毫伏值之间的对应关系 可通过切削温度标定得到。根据切削实验 中测出的热电势毫伏值，可在标定曲线上 查出对应的温度值。
3.在剪切区域中，垂直剪切面方向上的温度梯度很大。
切削过程中消耗的功率98~99%转换为热 能，因此近似认为单位时间内产生的切 削热q等于切削功率Pc
q Pc Fcvc
q
CF c
ap
f
v K 0.75 0.85
c
Fc
结论：影响力从大到小依次是ap,v,f
传散: 切削热由切屑.刀具.工件和周围介质传出的比率大致如下:
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
切削热与切削温度
2、切削温度的控制 1）刀具角度 ①增大前角
在保证刀具耐用度的前提下，尽可能使 刀具锋利，即增大车刀前角，通过减少切 屑的变形和前刀面与切屑的摩擦来控制热 的生成量（如图1）。
②减小主偏角
主偏角越小，在相同切削深度情况下，刀刃
参加切削的长度越长，刀具的散热面积增大，
散热多，故切削温度低。 如图2，主偏角为450、900的车刀参加切削的
小结
一、切削热 1、切削热的来源（了解） 2、切削热的传散 （了解） 3、影响切削热的因素（掌握）
二、切削温度 1、影响切削温度的因素（掌握） 2、切削温度的控制（掌握）
小结：
1、 切削热的来源（了解） 2、 影响切削热和切削温度的因素（重点） 3、 切削温度的控制方法（重点）
课堂讨论：
课堂讨论 1
1、因车刀前角对切削热的影响较大，故为了得 到较低的切削温度，车刀前角越大越好。此种说 法是否正确？
课堂讨论 2
2、某工人为了防止“烧刀”，采用了较小 的主偏角和较大的切削速度，并采用了冷却 液。问此举是否正确？
课堂讨论 3
3、在主偏角为450、750、900的车刀中， 900车刀的散热性能最好。此种说法是否 正确？
刀刃长度L1＞L2，故450车刀散热性能好于900车 刀（如图2）。
2）切削用量 切削速度对切削温度的影响最大：切削速
度增大，切屑与前刀面摩擦加剧，切削温度 随之升高。虽然切屑带走的热量随切削速度 的增大而增大，但其它散热途径没有增强， 故切削温度升高大。
进给量对切削温度的影响次之：进给量增 大，切削厚度增加切屑的变形增大，切削温 度随之升高，但升高不多。
切削深度对切削温度的影响最小：切削深度增大，虽然切削热增 大，但车刀的散热面积也按比例增大，故切削温度升高很少。
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第五节 切削热和切削温度
二.切削温度的测量 ➢切削温度一般指前刀面与切屑接触区域的平均
温度。前刀面的平均温度可近似地认为是剪切 面的平均温度和前刀面与切屑接触面摩擦温度 之和。 ➢切削温度的测量方法很多，大致可分为热电偶 法、辐射温度计法以及其它测量方法。目前应
用较广的是自然热电偶法和人工热电偶法。
第五节 切削热和切削温度
3.洗涤作用：使切屑或磨料粒子被冲洗而离开刀 具和工件的加工区，以防它们相互粘结及粘附 在工件、刀具和机床上妨碍加工过程的正常进 行。
4.防锈作用：应有一定的防锈性能，防止工件和 机床生锈。如提高防锈性能，
还可部分取代工序间防锈。
第五节 切削热和切削温度
➢ 分类与切削液的选择： 1)水溶液：它的主要成分是水，并在水中加入一
• 刀具材料的导热系数较高时，切削热易 从刀具方面导出，切削区域温度随之降 低，这有利于刀具寿命的提高。
第五节 切削热和切削温度
2.切屑与刀具接触时间的长短，也影响刀具的切 削温度。
外圆车削时，切屑形成后迅速脱离车刀而落人机 床的容屑盘中，故切屑的热量传给刀具不多。
钻削或其它半封闭式容屑的切削加工，切屑形成 后仍与刀具及工件相接触，切屑将所带的切削 热再次传给工件和刀具，使切削温度升高。
第五节 切削热和切削温度
➢ 切削液的性能要求： 1.热容量大，导热性好，具有较好的冷却作用。 2.具有较高的油性或在金属表面的吸附作用。能
使形成的吸附薄膜具有较高的强度，牢固的吸 附在金属表面，起到良好的润滑作用。 3.防锈性好，对金属不起腐蚀作用，不会因腐蚀 而损坏机床和工件的精度及表面粗糙度。 4.表面张力低，易于均匀扩散，有利于冷却和洗 涤作用并具有较好的润滑性。
定量的防锈剂，其冷却性能好，润滑性能差， 呈透明状，常在磨削中使用。
2)乳化液：它是将乳化油用水稀释而成，呈乳白 色。为使油和水混合均匀，常加入一定量的乳 化剂(如油酸钠皂等)。乳化液具有良好的冷却 和清洗性能，并具有一定的润滑性能，适用于 粗加工及磨削。
3)切削油：它主要是矿物油，特殊情况下也采用 动、植物油或复合油，其润滑性能好，但冷却 性能差，常用于精加工工序。
在切削用量三要素中，v的指数最大，f次之，
ap最小，V>f>ap。这说明切削速度对切削温度影响
最大，随切削速度的提高，切削温度迅速上升。而
背吃刀量变化Leabharlann ，散热面积和产生的热量亦作相应变化，故对切削温度的影响很小。
因此为了有效地控制切削温度以提高刀具寿
命，在机床允许地条件下，选用较大的吃刀深度和 进给量，比选用大的切削速度更为有利。
背吃刀量ap>切削速度v>进给量f
第五节 切削热和切削温度
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。
第五节 切削热和切削温度
2) 切削温度是在切削变形过程中产生的，因此对 剪切面上的应力应变状态来不及产生很大的影响， 只对切屑底层的剪切强度产生影响。
第五节 切削热和切削温度
2.对刀具材料的影响：提高切削温度，可提高硬 质合金韧性，不易崩刃，降低磨损；各类刀具 材料在切削各种工件材料时，都有一个最佳切 削温度范围。
3.对工件尺寸精度的影响：主要是工件受热膨胀 所致。
第五节 切削热和切削温度
2. 影响切削温度的因素
（1）切削温度θ:刀具表面上与切屑和 工件接触处的平均温度
（2）影响因素 例：车削钢材时
C
v0.3 c
f
a 0.14 0.08 p
θ---切削温度
Cθ---常数
第五节 切削热和切削温度
三.影响切削温度的主要因素 1.切削用量的影响：
C vz
f
a y x p
第五节 切削热和切削温度
2.工件材料的影响：强度越大切削温度越高；导 热系数越高切削温度越低；
3.刀具几何参数的影响： 1)切削温度随前角增大而降低，但到一定程度时，
对切削温度的影响减小； 2)主偏角减小时，切削温度下降； 4.刀具磨损的影响：磨损越严重，切削温度越高； 5.切削液的影响：与切削液特性有关。
第二章 金属切削原理与刀具
本章主要内容： 刀具的结构、材料 切削过程的基本现象 切削用量的选择
第五节 切削热和切削温度
一.切削热的产生和传导 ➢研究切削热和切削温度也是分析工件加工质量 和刀具寿命的重要内容。 ➢切削热的来源就是切屑变形功和前、后刀面的 摩擦功。 Pc Fc v 103 (KW ) ➢切削用量对切削热的影响
8.切削废液量较大，考虑废液处理，避免造成环 境污染。
第五节 切削热和切削温度
五.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：切
削温度对工件材料强度、切削力影响不大。 原因:
1)在切削速度较高时，变形速度很高，其对增加 材料强度的影响，足以抵消高的切削温度使材料 强度降低的影响；
第五节 切削热和切削温度
5.使用方便，价格低廉，要求容易配置并最好适 用于多种金属材料和多种加工方式（如车、 磨、刨等），有一定的透明度，在提高切削 速度时不冒烟。
6.对人体无害，无毒、无异味。不会伤害皮肤及 鼻腔粘膜，不刺激眼睛等。
7.稳定性好，使用寿命长。在长期使用和贮存期 间，不分层、不析出沉淀物，不发霉变质。
（1）产生及传散 产生：三个变形区
传散：工件 刀具 介质
（2）对加工的影响
第五节 切削热和切削温度
影响切削热的因素：
1.工件材料的导热性能是影响热量传导的 重要因素。
• 工件材料的导热系数越低，通过工件和 切屑传导出去的切削热量越少，这就必 然会使通过刀具传导出去的热量增加。 切削产生的热量不易传出，切削温度因 而随之增高，刀具就容易磨损。
第五节 切削热和切削温度
四.切削液
➢ 作用：
1.冷却作用：在工件切削加工过程中，能及时而 迅速的降低切削区的温度，即降低通常因摩擦 引起的温升，冷却液影响切削效率，切削质量 及刀具寿命。
2.润滑作用：能减少切削刀具与工件间摩 擦。润滑液能浸润到刀具与工件及其切 屑之间，减少摩擦和粘结，降低切削阻 力，保证切削质量，延长刀具寿命。