切削热和切削温度课件

切削热和切削温度主要内容切削热的产生切削热的影响因素切削热的测量切削热的经验公式§4-1切削热的来源及其传出一.切削热的产生刀具后刀面热源区剪切面热源区前刀面热源区变形功变形功和摩擦功变形功和摩擦功切削热的组成Q=Qp+QfQp变形功Qf摩擦功Q=Fz×V/60(J/s)二.切削热的传出Q切削热Qt刀具Qw工件Qc切屑Qm介质影响切削热传出的因素1.工件材料的导热系数KK

工件和切屑传出热量

切削区域温度

工件升温快K

工件和切屑传出热量

切削区域温度

刀具磨损快2.刀具材料的导热系数KtKt

刀具传出热量多

切削区域温度

影响切削热传出的因素3.刀具的散热面积散热面积主要是前后刀面与切屑工件的接触面积。散热面积

热量不易传出aw

散热面积正比增大ac

散热面积稍有增大工件硬度

切屑与前刀面接触面积

散热面积

影响切削热传出的因素4.周围介质的状况性能良好的冷却液良好的冷却方式喷雾冷却内压加压三.切屑、工件和刀具上的温度分布θ前刀面>θ切屑>θ工件切屑底部θ高；离底线越远θ越低A前刀面上离切削刃一定距离A处温度最高后刀面温度一般比前刀面低工件上最高温度在刀尖与工件接触附近，工件材料性质与切削温度的分布§4-2影响切削温度的主要因素切削温度与切削热的区别：切削热仅与热量的产生有关，而与热量的传出无关切削温度不仅与热量的产生有关，而且与热量的传出有关。与切削热的大小及其传出快慢有关。一.影响切削温度的因素切削用量刀具几何参数刀具磨损工件材料切削液1.切削速度的影响W=(Fz*V/60)θ切屑流速加快，摩擦加剧ξ，故不正比增加θ=Cθv*Vx2.进给量的影响fθ，但增速较慢fF，但是F的增加为f的68％-86％,所以热量的增加没有f增加快fac

切屑的热容

由切屑带走的热量

切削温度

较慢θ=Cθf*fy3.切削深度的影响随着ap增加，θ增加不明显apF产生热量正比增加ap

切削刃工作长度

，改善了散热条件θ不明显θ=Cθap*apZ综上所述影响程度V>f>ap从θ看，选大的ap和f比大的V有利4.切削温度经验公式θ=CθVx*fy*apZCθ:系数，取决于工件材料，代表v=1，f=1，ap=1时的切削速度x,y,z:指数，反应该因素对θ的影响程度，x>y>z5.其他因素对θ的影响刀具几何参数：γθ;κγθ刀具磨损：磨损

变形

磨损

变形

工件材料：强度

，导热系数

θ切削液：热容和导热性θ二.温度经验公式的建立

1.确定试验条件校准测力仪，固定工件材料(TC4)、刀具材料、刀具几何参数等实验条件(2)固定f,ap

，测量V与θ关系固定f=fo=0.2，ap=apo=2改变V(V=40,50,60,70)，测出并记录不同V对应的切削温度θ，在双对数坐标图上绘出lgθ=f(V)关系图f=fo=0.2ap=apo=2v(m/min)40506070θ

(℃)695758815863lgθ

2.8422.882.912.936(3)固定V,ap,测量f与θ关系固定V=Vo=50，ap=apo

=2,改变f(f=0.1,0.2,0.3,0.4)，测出并记录不同f对应的切削稳定θ，在双对数坐标图上绘出lgθ=f(f)关系图V=Vo=50ap=apo=2f(mm)0.10.20.30.4θ

(℃)654758856882lgθ

2.8162.882.9322.945(4)固定V,f,测量ap与θ关系固定V=Vo=50，f=fo=0.2,改变ap(ap=1,2,3,4)，测出并记录不同ap对应的切削温度θ，在双对数坐标图上绘出lgθ=f(ap)关系图V=Vo=50f=fo=0.2ap(mm)1234θ

(℃)718755787804lgθ

2.8562.8782.8962.905(5)求出斜率和截距斜率截距θ－v0.393157θ－f0.1941044θ－ap0.082718(6)写出三直线方程(7)求系数Cθ1f=fo=0.2，ap=apo=2时(8)求系数Cθ2v=vo=50，ap=apo=2时(9)求系数Cθ3f=fo=0.2，v=vo=50时(10)求系数Cθ(11)得经验公式§4-3切削热的测量自然热电偶法人工热电偶法红外测温法一.自然热电偶利用不同化学成分的工件和刀具材料组成，热电偶的两极分别与机床绝缘，构成热点回路，根据温差电动势测定刀具温度。1.测温原理两种不同的导体（半导体）在其热端和冷端之间由于电子的能量不同而形成一个热电势，记录电热势的数值，通过事先标定的热电势标定曲线，折算出温度。热端θmv冷端θ0冷端θ0中间导体定律当中间有第三金属的时候，只要金属两端温度相等，不影响整个回路的电动势均匀导体定律两导线材料相同，不产生电动势2.组成

热电势的计算EABC=eAB(θ)±eBC(θ0)±eAC(θ1)

注意点工件与刀具都必须与机床绝缘导线与工件或刀具的连接点需保持在室温，以免产生附加电动势不同的刀片与不同的工件材料应进行专门标定3.特点简单易行；可以测得接触面的平均温度；不能最高温度位置不能测非导体，不能测量温度分布4.补偿电路外加一个与附加热电偶值相等而极性相反的热电势，其大小随刀片的温度改变而改变5.热电偶的标定6.热电偶的快速标定EAB:镍铬镍铝标准热电偶EAC:待定热电偶镍铬镍铝试件CABEACEAB二.人工热电偶人工热电偶的特点需要破坏工件或刀具