第二章第四节切削热全解

切削温度的判断
切削温度可以测量得到，但实际生产 中，常常凭经验目测切屑的颜色来判断切 削温度。不同的切屑颜色其温度高低也不 一样。
银白色：200°C左右 深蓝色：600°C左右 即切屑颜色越深，切削温度就越高。
2.影响切削温度的因素
影响切削温度的主要因素有工件的材 料、切削用量、刀具角度及切削液等。
第四节 切削热
切削热：
是指在切削过程中，由变形抗力和摩 擦阻力所消耗的能量而转变的热能。
一、切削热的产生
切削热主要产生于三个变形区：
1.切削层剪切滑移变形区的弹性变形和塑性变 形产生的热 2.切屑塑性滑动变形区的切屑底层与刀具前面 的剧烈摩擦产生的热 3.工件弹性挤压变形区的已加工表面与刀具后 面挤压和摩擦产生的热
在切削用量三要素中，切削速度对切 削温度的影响最大，其次是进给量，背吃 刀量影响最小。
3.刀具角度
在刀具几何角度中，前角和主偏角对切 削温度的影响较大。
此外，刀具磨钝后继续切削，会增大 变形抗力和摩擦阻力，将使切削温度迅速 升高。
4.切削液
在切削过程中，合理选用并正确加注 切削液可改善刀具和工件的润滑条件及散 热条件，并能带走一部分热量，可以有效 地降低切削温度。
四、切削液的加注方法
1.浇注法 是直接将切削液浇注在刀具与工件的加工切削部位上。 使用方便、应用广泛，但冷却效果较差，切消液消耗 量较大。 2.喷雾法 是将切削液以雾化后，喷到切削区域，雾状液体在高 温的切削区域很快就被汽化，因而冷却效果显著，切削液 消耗量较少。 3.高压法 将切削液经高压泵压出，浇注到切削区域，当加工深 孔或较难加工材料时，用此法较好。
从刀具材料考虑切削液的选用
高速钢刀具 一般应采用切削液。 粗加工时多采用以冷却为主的水溶液 或乳化液; 精加工时多采用以润滑为主的切削油。 硬质合金刀具 一般不用切削液，必要时应充分地、 连续地浇注切削液，以免冷热不匀而使刀 片脆裂。
从工件材料方面考虑切削液的选用
1.铸铁件一般不用切削液，如精加工时需要提 高表面质量可加注煤油。 2.钢件需用具有极压性的切削液。 3.铝及铝合金件不得使用水溶液。 4.铜及铜合金件不宜使用含硫的极压乳化液。 5.镁及镁合金不得使用任何切削液。 6.切削含有铬、镍、锰、钛、钒、钨、铝、铌 等元素的难加工材料，宜选用极压切削油或极压 乳化液。
3.清洗和排屑作用
切削液以将切屑、金属粉尘和砂轮上 脱落的磨粒等及时地从工件、切削工具上 冲走，以免其堵塞并划伤已加工表面。
注意：这一作用对磨削加工和深孔加工 等工序尤其重要。
4.防锈作用
为了防止机床、刀具、工件等不受周围 介质的腐蚀，除切削液本身具有的防锈性 能外，还要适当加入一些防锈添加剂，以 确保切削液的防锈功能。
切削时的变形区
塑性滑动区
刀具
45°
工件
剪切滑移区
弹性挤压区
二、切削热的传散
1.大部分的切削热由切屑传散 2.工件和刀具传散 3.周围介质传散
在传散的过程中，传散热量的比例随 工件材料、刀具材料、切削用量、刀具角 度及切削方式等加工条件的不同而各异。
在一般情况下， 切削塑性金属时，切削热主要来源于 剪切滑移变形区和塑性滑动变形区； 切削脆性金属时，切削热主要来源于 剪切滑移变形区和弹性挤压变形区。
中等切削速度无切削液车削钢件时 切削热的传递比例
切屑为50％～86％、 工件为10％～40％、 刀具为3％～9％、 空气为1％。
由以上分析可知： 1.刀具切削部分的热量不太多，但因刀具切削 部分体积小，因而使刀具温度上升得很高（高速 切削时可达1000°C以上），使刀具材料的切削性 能降低、磨损加快、缩短了刀具的使用寿命。 2.切削热传递给工件，导致工件产生热变形， 甚至引起工件表面烧伤，影响工件的加工精度和 表面质量 3.切削热通过刀具和工件传散给机床和夹具， 对工件加工精度产生不良影响，尤其是在精加工 时影响更为明显。
1.工件材料
在工件材料的各种物理及力学性能中， 对切削温度影响最大的是强度、硬度和导 热系数。 工件材料的强度、硬度高，切削力大， 切削过程中消耗的能量就多，转换成的热 量也愈多，故切削温度高。 材料的导热系数小，导热性就差，由工 件和切屑传散的热量就少，切削温度就越 高。
2.切削用量
增大切削用量，必然使单位时间内金属 的切除量增多，消耗的能量就多，切削温 度势必升高。
二、切削液的种类
常用的切削液分为： 水溶液 乳化液 切削油三大类。
1.水溶液
是以水为主要成分并加入防锈添加剂的 切削液。 其主要作用以冷却为主。 新型的离子型水溶液的冷却效果较好。
2.乳化液
是由水和油再加乳化剂均匀混合而成
的。 其作用是起到一定的冷却作用、同时 又能起到润滑作用。 应用时注意： 浓度低的乳化液冷却、清洗作用较强， 适于粗加工和磨削时使用; 浓度高的乳化液润滑作用较强，适于在 精加工时使用。
3.切削油
主要是由矿物油，再加入动、植物油 和油性或极压添加剂配制而成的混合油。 主要作用是润滑，它可大大减少切削 时的摩擦热，降低工件的表面粗糙度值。
加入添加剂后，油膜能耐高温、高压， 润滑作用可显著增强。
三、切削液的选用
切削液的选用，应根据工件材料、刀具 材料、工艺要求和切削方式等不同情况， 以及切削液所具备的冷却、润滑、清洗等 不同作用合理选用切削液。
采取两方面的工艺措施 减少切削热对加工质量的不良影响：
1.减小工件金属的变形抗力和摩擦阻力，降低 功率消耗和减少切削热 2.加速切削热的传散，以降低切削温度
三、切削温度
1.切削温度的概念
是指刀具表面与切屑及工件接触处的 平均温度。
切削区部位的温度
1.切削塑性金属时，刀具前面靠近刀尖 和主切削刃处温度最高 2.切削脆性பைடு நூலகம்属时，靠近刀尖后面上的 温度最高
第五节 切削液
一、切削液的作用
1.冷却作用 2.润滑作用 3.清洗和排屑作用 4.防锈作用
1.冷却作用
切削液能将切削热迅速地从切削区带走， 使切削温度降低，从而提高加工质量和延 长刀具寿命。
切削液的流动性、导热系数、热容和汽 化热等参数越大，冷却性就越好。
2.润滑作用
切削液能渗到刀具、切屑及工件之间， 形成不完全的润滑膜，以减少金属表面的 直接接触、降低摩擦系数、减少切屑变形、 抑制积屑瘤的生长、减小已加工表面的表 面粗糙度值并提高刀具的耐用度。