切削热与切削温度.pdf

1、机械制造技术切削热与切削温度切削热是切削过程中的重要物理现象之一。切削热和右它产生的切削温度影响切削过程、刀具磨损和刀具使用寿命、加工精度和表面质量。1.切削热的产生和传出在切削过程中，由于被切削金属层弹性及塑性变形，以及工件与刀具、切屑与刀具之间摩擦，使切削区间(工件、切屑、刀具的接触区间)产生大量的热，称为切削热。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。图1 切削热的产生与传导u(1)切削热产生的来源切削热主要有下述三个

2、来源：单位时间内被加工材料的弹、塑性变形功转变的热Qb；单位时间内刀具前刀面与切屑底部摩擦所产生的热Qq；单位时间内刀具后刀面与工件表面摩擦所产生的热Qh。如果忽略在进给运动中所做的功，则单位时间内所产生的热量等于在主运动中单位时间内所做的功：Q=FccQ=Qb+Qq+Qh式中 Fc切削力；c切削速度。u(2)切削热的传导切削区里所产生的切削热，在切削过程中分别由切屑、工件、刀具和周围介质传导出去。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。2.切削温度及其分布u(1)切削温度 一般所说的切削温度，是指前刀面与切屑接触区的平均温度。u(2)切削温度的测量 自然热电偶法；人

3、工热电偶法；红外测温法。u(3)切削温度的分布在切削过程中，某一瞬时工件、切屑、刀具上各点的温度通常是不相同的，而且温度的分布，也就是温度场是随时间而变化的。剪切区内，沿剪切面方向上各点温度几乎相同，而在垂直于剪切面方向上的温度梯度很大。图2 切削温度的分布前刀面和后刀面上的最高温度点都不在切削刃上，而是在离切削刃有一定距离的地方。在靠近前刀面的切屑底层上，温度梯度很大，这说明前刀面上的摩擦热集中在切屑底层，对切屑底层金属的剪切强度会有很大的影响。因此，切削温度上升会使前刀面上的摩擦系数下降。刀面的接触长度较窄，因此，工件加工表面上温度的升降是在极短的时间内完成的。刀具通过时，加工表面受到一次

4、热冲击。3.切削切削温度的主要因素u(1)切削用量的影响图3 实验表明，切削速度增加一倍，切削温度增加约32%；其次是进给量f，进给量增加一倍，切削温度增加约18%；背吃刀量ap的影响最小，ap增加一倍，切削温度增加约7%。因此，切削用量的三要素中，切削速度c对切削温度的影响最显著。主要原因是速度增加，摩擦热增多；f增加，切削变形减小，切屑带走的热量也增多；背吃刀量的增加使切削宽度增加，显著增加热量的散热面积。u(2)刀具几何参数的影响对切削温度影响较大的是前角和主偏角。切削温度随前角0的增大而降低。减小主偏角，切削层公称宽度增大、公称厚度减小，又因为刀头散热体积增大，所以切削温度下降。图4 前角对切削温度的影响 图5 主偏角对切削温度的影响 u(3)工件材料的影响 工件材料的强度和硬度越高，产生的切削热就越多，因而切削温度就越高；工件材料的传热系数越小，传热速度就越慢，切削温度也越高。u(4)刀具磨损的影响切削温度随着刀具的磨损而逐步提高。u(5)切削液的影响 使用切削液能够降低摩擦，减少切削热的产生，同时，随着切削液的流动，还可以带走一部分热量，从而降低切削温度。谢谢观看