切削热和切削温度.ppt

1、第三节切削热和切削温度目录,3.3.1切削热的产生和传出3.3.2切削温度及其分布和测量3.3.3影响切削温度的主要因素,返回目录,1.热源,切削热的来源主要有两个方面，一个是切屑与前刀面、工件与后刀面之间的摩擦所消耗的摩擦功，这是切削热的主要来源。另一个是切削层金属在刀具的作用下发生弹性变形和塑性变形所消耗的变形功。与此相对应，切削热产生在三个区域，即剪切面、切屑与前刀面接触区、工件与后刀面接触区。,3.3.1切削热的产生和传出,2.切削热的传播,切削热传散出去的途径主要是切屑、工件、刀具和周围介质(如空气、切削液等)，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。切屑与

2、刀具的接触时间也会影响切削温度。不同的切削加工方法，切削热沿不通传导途径传递出去的比例也各不相同。,3.3.1切削热的产生和传出,1.切削温度的测量,1)自然热电偶法利用刀具和工件材料化学成分的不同构成热电偶，组成热电回路测量切削温度的方法。回路中形成了温差电动势，利用电位计或毫伏表可以将其数值记录下来。再根据事先标定的热电偶热电势与温度的关系曲线(标定曲线)，便可以查出刀具与工件接触区的切削温度值。用自然热电偶法测到的切削温度是切削区的平均温度。,3.3.2切削温度及其分布和测量,3.3.2切削温度及其分布和测量,3.3.2切削温度及其分布和测量,2)人工热电偶法人工热电偶法是将两种预先经过

3、标定的金属丝组成热电偶，热电偶的热端焊接在刀具或工件上预定要测量温度的点上，冷端通过导线串接电位计或毫伏表。根据表上的读数值和热电偶标定曲线，可获得焊接点上的温度。应用人工热电偶法，只能测得距前刀面有一定距离处某点的温度，,3.3.2切削温度及其分布和测量,3.3.2切削温度及其分布和测量,2.切削温度的分布(温度场),温度场是指工件、切屑和刀具上各点的温度分布。,3.3.2切削温度及其分布和测量,3.3.2切削温度及其分布和测量,(1)剪切面上各点的温度基本一致，由此可以推想剪切面上各点的的应力应变规律基本上变化不大；(2)前刀面和后刀面上的最高温度处都在离刀刃有一定距离的地方，这是摩擦热沿

4、刀面不断增加的缘故。温度最高点出现在前刀面上；(3)在剪切区域内，垂直剪切方向上温度梯度较大，这是由于剪切滑移的速度很快，热量来不及传导出来，从而形成较大的温度梯度；(4)垂直前刀面的切屑底层温度梯度大。这说明前刀面上的摩擦是集中在切屑的底层，因此切削温度对前刀面的摩擦系数有较大影响；(5)后刀面的接触长度很小，因此温度的升降是在极短时间内完成的，已加工表面受到一次热冲击；(6)工件材料塑性越大，前刀面上的接触长度越大，切削温度的分布也就均匀些。工件材料脆性越大，最高温度所在的点离刀刃越近；(7)工件材料导热系数越低，前、后刀面的温度越高。,3.3.2切削温度及其分布和测量,1.切削用量,通过

5、实验得到切削温度的经验公式。,3.3.3影响切削温度的主要因素,通过对比表中数据可知xyz，说明切削用量三要素对切削温度的影响vfap，这与它们对切削力的影响程度正好相反。,3.3.3影响切削温度的主要因素,1)切削速度v,3.3.3影响切削温度的主要因素,2)进给量f,3.3.3影响切削温度的主要因素,3)背吃刀量ap,3.3.3影响切削温度的主要因素,2.刀具几何参数,1)前角o对切削温度的影响,3.3.3影响切削温度的主要因素,2)主偏角r对切削温度的影响,3.3.3影响切削温度的主要因素,3)负倒棱宽度br和刀尖圆弧半径r对切削温度的影响负倒棱宽度在(02)f范围内变化，刀尖圆弧半径在

6、01.5mm范围内变化，基本上不会影响切削温度。,3.3.3影响切削温度的主要因素,3.工件材料,1)工件材料的强度、硬度越高，切削力越大，切削时消耗的功也越多，产生的切削热也越多，切削温度也就越高。,3.3.3影响切削温度的主要因素,2)合金结构钢的强度普遍高于45钢，而导热系数又一般均低于45钢。所以切削合金结构钢时的切削温度一般均高于切削45钢时的切削温度。,3.3.3影响切削温度的主要因素,3)不锈钢1Cr18Ni9Ti和高温合金GH131不但导热系数低，而且在高温下仍能保持较高的强度和硬度。所以切削这种类型的材料时，切削温度比切削其他材料要高得多。,3.3.3影响切削温度的主要因素,4)脆性金属的抗拉强度和延伸率都较小，切削过程中切削区的塑性变形很小，切屑呈崩碎状或脆性带状，与前刀面的摩擦也很小，所以产生的切削热较少，切削温度一般比切削钢料时低。,3.3.3影响切削温度的主要因素,4.刀具磨损,刀具磨损后，切削刃变钝，刃区前方的挤压作用增大，使切削区的金属的塑性变形增加。同时，磨损后的刀具后角变成零度，使工件与刀具的摩擦加大，两者均使切削热的产生增加。所以，刀具磨损是影响切削温度的重要因素。,3.3.3影响切削温度的主要因素,5.切削液,切削液对降低切削温度、减少刀具磨损和提高已加