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1、*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,3.5,切削熱和切削溫度,切削熱和由此產(chǎn)生的切削溫度,能改變前刀面上的摩擦系數(shù)，直接影響刀具的磨損和刀具耐用度；切削溫度能改變工件材料的性能，影響積屑瘤的產(chǎn)生和消失，直接影響工件的加工精度和表面質(zhì)量。,凡是影響切削力的因素都會影響到切削熱和由此產(chǎn)生的切削溫度。,一、切削熱的來源與傳出,切削熱來源于兩個方面,:,一是切削層金屬發(fā)生彈性和塑性變形所消耗的能量；二是切屑與前刀面、工件與后刀面間產(chǎn)生的摩擦熱。,切削過程中的三個變形區(qū)就是三個發(fā)熱區(qū)域，如圖所示。,切削熱的來源與傳出,切削過程中所消耗能量的,98,99

2、,都將轉(zhuǎn)化為切削熱。,如忽略進給運動所消耗的能量，則單位時間產(chǎn)生的切削熱,:,式中,Q,單位時間產(chǎn)生的熱量，單位,J/s,；,Fc,切削力，單位：,N,；,vc,切削速度單位：,m/s,。,切削熱由切屑、工件、刀具及周圍的介質(zhì),(,空氣，切削液,),向外傳導(dǎo)。,影響散熱的主要因素是：,(1),工件材料的導(dǎo)熱系數(shù),工件材料的導(dǎo)熱系數(shù)高，由切屑和工件傳導(dǎo)出去的熱量就多，切削區(qū)溫度低。工件材料導(dǎo)熱系數(shù)低，切削熱傳導(dǎo)慢，切削區(qū)溫度高，刀具磨損快。,(2),刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù),刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)高，切削區(qū)的熱量向刀具內(nèi)部傳導(dǎo)快，可以降低切削區(qū)的溫度。,(3),周圍介質(zhì),采用冷卻性能好的切削液能有效地降低

3、切削區(qū)的溫度。,加工方法,切屑,工件,刀具,車削,5086%,39%,1040%,銑削,70%,50%,15%,磨削,4%,80%,12%,二、切削溫度的測量,測量切削溫度的方法很多，有,熱電偶法、輻射熱計法、熱敏電阻法,等。目前常用的是熱電偶法。,用熱電偶法測量切削溫度有,自然熱電偶和人工熱電偶,兩種方法：,1.,自然熱電偶法,利用,工件材料和刀具材料化學成分不同組成熱電偶的兩極,。,切削區(qū)溫度升高后，形成熱電偶的熱端,；,刀具尾端及工件引出端保持室溫，形成熱電偶的冷端,。熱端和冷端之間有熱電勢產(chǎn)生，熱電勢的大小與切削溫度高低有關(guān)，因此可通過測量熱電勢來測量切削溫度。,2.,人工熱電偶法,圖

4、為用人工熱電偶法測量切削溫度的示意圖。,用兩種預(yù)先經(jīng)過標定的金屬絲組成熱電偶，它的熱端焊接在測混點上，,冷端接在毫伏表上。用這種方法測得的是,某一點的溫度,。,圖示為采用人工熱電偶法測量并輔以傳熱學計算得到的,刀具、切屑和工件的切削溫度,(,單位為,C),分布圖。,由圖中可以看出：,剪切面上各點溫度幾乎相同，說明剪切面上各點的應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律基本相同；前刀面上溫度最高點不在切削刃上，而是在離切削刃有一定距離的地方。,三,.,切削溫度的試驗公式,用實驗方法求得的刀具與切屑接觸區(qū),平均切削溫度,的經(jīng)驗公式為,切削溫度的實驗公式是由標準切削實驗得來的：,C620-1,改裝無級調(diào)速車床，工件與刀片材料切削

5、對為,YT1545,鋼,，切削速度,vc,=60 m/min,200m/min,，,進給量,f,=0.4 mm/r,0.6mm/r,，,背吃刀量,p,=0.5 mm,3.0mm,。,用高速鋼或硬質(zhì)合金刀具切削中碳鋼時，式中的系數(shù)和指數(shù)值參見表 ：,四、影響切削溫度的主要因素,1.,切削用量對切削溫度的影響,Vc,、,f,、,p,增大，單位時間內(nèi)材料的切除量增加，切削熱增多，切削溫度將隨之升高,。,但三者影響程度不同，切削速度,Vc,對切削溫度的影響最為顯著，,f,次之，,p,最小。,原因是：,Vc,增大，前刀面的摩擦熱來不及向切屑和刀具內(nèi)部傳導(dǎo)，所以,Vc,對切削溫度影響最大；,f,增大，切屑

6、變厚,切屑的熱容量增大，由切屑帶走的熱量增多，所以對切削溫度的影響不如,Vc,顯著；,p,增大，刀刃工作長度增大，散熱條件改善，故,p,對切削溫度的影響相對較小。,2.,刀具幾何參數(shù)對切削溫度的影響,(1),前角,r,o,對切削溫度的影響,r,o,增大,變形減小，切削力減小，切削溫度下降。,前角超過,18,20,后,r,o,對切削溫度的影響減弱,，這是因為刀具楔角,(,前、后刀面的夾角,),減小而使,散熱條件變差,的緣故。,(2),主偏角,Kr,對切削溫度的影響,減小,Kr,切削刃工作長度和刀尖角增大,，散熱條件變好,使切削溫度下降。,3.,工件材料對切削溫度的影響,工件材料的強度和硬度高，,

7、克服塑性變形和彈性變形需要的力越大，,產(chǎn)生的切削熱多，切削溫度就高。,工件材料的導(dǎo)熱系數(shù)小,切削熱不易散出，切削溫度相對較高。,切削灰鑄鐵等脆性材料時，,切削變形小，摩擦小，,切削溫度一般較切削鋼時低。,4.,刀具磨損對切削溫度的影響,刀具磨損使切削刃變鈍，切削時變形增大,摩擦加劇，切削溫度上升。,5.,切削液對切削溫度的影響,使用切削液可以從切削區(qū)帶走大量熱量，可以明顯降低切削溫度，提高刀具壽命。,附,:,切削液,常用的切削液有,三大類：水溶液、乳化液、切削油。,切削液的作用：,（,1,）冷卻、（,2,）潤滑 、（,3,）清洗 、（,4,）防銹 。,在金屬切削過程中，正確選擇和使用切削液可以減小切削力和降低切削溫度，改善切屑、工件和刀具的摩擦狀態(tài)，減小刀具磨損，提高刀具耐用度，同時還能減小工件的熱變形、抑制積屑瘤和鱗刺的生長，提高加工精度，減小表面粗糙度，提高切削效率。,