切削热和切削温度要点

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
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➢ 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。
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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。
• 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。
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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。
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。
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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。
背吃刀量ap>切削速度v>进给量f
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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
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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。
8.切削废液量较大，考虑废液处理，避免造成环 境污染。
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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；
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Biblioteka Baidu刀量变化时，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。
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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。
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➢ 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
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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。
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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
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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
（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
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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。