切削热与切削温度PPT课件.ppt

砂轮切割机在切钢材，火星四射车间里加工零件产生的铁屑的颜色精工实习的锤子及其使用的割据切削热与切削温度1：什么是切削热与切削温度2：切削热的产生和传出3：切削温度的测量和分布4：影响切削温度的主要因素1：切削热与切削温度的定义切削热切削热：在切削加工过程中，由于被切削材料层的变形、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温度：切削过程中切削区域的温度（一般指前刀面与切屑接触区域的平均温度）尽管切削热是切削温度上升的根源，但直接影响切削过程的却是切削温度2：切削热的产生和传出热源：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、工件与后刀面之间的摩擦也要耗功，也产生出大量的热量 因此，切削时共有三个发热区域，即剪切面、切屑与前刀面接触区、后刀面与过渡表面接触区，如图示，三个发热区与三个变形区相对应所以，切削热的来源就是切屑变形功和前、后刀面的摩擦功热量传导1：使用切削液时，刀具、工件和切屑上的切削热主要由切削液带走2：不适用切削液时 （1）车削加工时，50％~86%由切屑带走，40%~10%传入车刀，9％~3％传入工件，1％左右通过辐射传入空气。

切削速度越高，切削厚度越大，则由切屑带走的热量越多 （2）钻削加工时，28％的切削热由切屑带走，14.5％传入刀具，52.5％传入工件，5％左右传入周围介质 切削热的计算如果忽略进给运动所消耗的功，并如果忽略进给运动所消耗的功，并假定主运动所消耗的功全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部转化为热能，则单位时间内产生的切削热能，则单位时能，则单位时间内产生的切削热可由下式计算间内产生的切削热可由下式计算式中式中 -----单位时间产生的热量，单位为单位时间产生的热量，单位为J/s；； -----切削力，单位为切削力，单位为N；； -----切削速度，单位为切削速度，单位为m/s切削热由切屑、工件、刀具及周围介质传导出去切削热由切屑、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3：切削温度的测量和分布测量方法：测量方法：热电偶测温法、红外线测温、金相组织观察法等目前应用较广的是自然热电偶法和人工热电偶法3-1：：自然热电偶法自然热电偶法自然热电偶法是以刀具和工件作为热电偶的两极，组成热电回路测量切削温度方法切削时，切削区的高温使刀具与工件的接触端成为热端，处于室温状态的刀具、工件的另一端则成为冷端，用导线将刀和工件的冷端连接到毫伏表或电位差计上，即可将切削时产生的热电势值测量出来自然热电偶法测切削温度时，须事先对刀具和工件两种材料组成的热电偶进行标定，求得热端温度与毫伏表读数值之间关系的标定曲线，这样在测量实际切削时的切削温度时，便可根据毫伏表上的读数从标定的曲线上查出其对应的温度值。

注意：测量的是平均温度，不是指定点的温度；不同材料需要标定，所以不方便3-2：：人工热电偶法人工热电偶法•在研究工件、刀具、刀屑上•各点温度分布规律时，往往•需要了解切削区内各点的切•削温度为此，可采用人工•热电偶法进行测量•人工热电偶法是利用事先标•定的两种不同材料的金属丝组成的热电偶来测量工件、刀具上某些点的温度•测量时，将热端通过工件（或刀具）上的小孔固定在被测点上，冷端用导线串接在毫伏表上，由于两金属丝组成的人工热电偶已事先经过标定，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查得其对应的温度值，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4：影响切削温度的主要因素1：：工件材料工件材料•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，故切削温度高•工件的导热系数对切削温度也有很大的影响，不锈钢(1Cr18Ni9Ti)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 钢高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%2：切削用量（1）.切削速度 提高切削速度，切削温度将显著上升提高切削速度，切削温度将显著上升•原因一原因一：切削速度提高，单位时间 的金属切除率成正比增多，消耗的 功增大，切削热也会增大，由切屑， 工件与刀具间发生强烈摩擦而产生大量切削热；故使切削温度上升•原因二原因二：由于切削速度很高，在很短的时间内切屑底层的热来不及向切屑内部传导，而大量积聚在切屑底层，使切削温度显著升高•注意注意：随着切削速度的提高到一定程度，切屑流加快，切削产生的热量来不及传到刀具和工件上就被切屑带走，另外，随着切削速度提高，切屑变形程度也相应减小，因此切削温度不会随切削速度成倍增长，从实验结果来看，切削温度大约增加20%—30%（2）进给量进给量 进给量增大，单位时间内的金属切除量增多，切削功和由此产生的切削热增多，切削温度上升 当进给量继续增大时，由于切屑变形减少，散热条件改善，因此当进给量增加一倍时，切削温度大约升高10%。

（（3）背吃刀量）背吃刀量 背吃刀量对切削温度的影响很小因为背吃刀量增大以后，切削区产生的热量虽成正比例增加，但切削刃参加工作长度增加，散热条件得到改善，故切削温度升高并不明显所以当背吃刀量增加一倍时，切削温度大约升高10%综上所述，切削用量对切削温度的影响以切削速度为最大，进给量次之，背吃刀量最小（4）刀具几何参数 1.前角前角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 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 4.其他因素其他因素 采用切削液，能带走大量的热，还可以减小切削与摩擦的变形，使产生的切削热减小，这样也可以使切削温度降低 刀具的磨损情况，变钝的切削刃会使金属塑性变形增加，同时也会增大刀具与工件的摩擦，两者都会使切削热增加，使切削温度升高 。