金属切屑原理5.ppt

第五章切削热和切削温度,一、切削热的产生二、切削热的影响因素重点和难点掌握切削热的影响因素。,一、切削热的产生和传导,1.产生切削层金属发生弹性变形和塑性变形；切屑与前刀面、工件与后刀面间消耗的摩擦功。,ap影响最大,V影响次之，f影响最小。,硬质合金车刀车削σb0.637GP的结构钢时切削功率为,2.切削热传出的四条途径（1）工件传走，工件温度升高；（2）切屑传走，切屑温度升高；（3）刀具传走，刀具温度升高；（4）通过周围介质传走。,切削温度θ是由切削热的产生与传出的平衡条件所决定的。产生的切削热愈多，传出的愈慢，切削温度愈高。,二、切削温度的测量1.自然热电偶法2.人工热电偶法,切削温度指前刀面上刀屑接触区的平均温度。（1）切削用量（2）切削角度（3）工件材料强度、硬度、导热性（4）刀具磨损（5）切削液,三、切削温度的影响因素,切削温度经验公式θ-用自然热电偶法测出的前刀面接触区的平均温度C；Cθ-与工件、刀具材料和其它切削参数有关的切削温度系数；Zθ、Yθ、Xθ--v、f、ap的指数。,,（1）切削用量,,vc↑→金属切削量↑→消耗功率↑→产生Q↑vc↑→φ↑→ξ↓→Pm↓→产生Q↓vc↑→切屑生成速度↑→带走Q↑vc↑→切屑与前刀面相对摩擦时间↓→切屑散热↓,影响指数＜0.5,f↑→金属切削量↑→消耗功率↑→θ↑f↑→ac↑→ξ↓→Pm↓→产生Q↓f↑→切屑带走的剪切热和摩擦热↑f↑→切屑与前刀面接触长度↑→切屑散热↑,影响指数＜0.3,,当ap增加时，产生的热量和散热面积同时增大，故对切削温度的影响也小。,切削用量中V对θ的影响最显著；f对θ次之；ap对θ最小。,在机床允许的条件下，选用较大的ap和进给量f，比选用大的V更为有利。,,（2）切削角度,前角增大，使切屑变形程度减小，产生的切削热减少，因而切削温度下降。但前角大于18～20时，对切削温度的影响减小楔角减小，散热面积减小）。,,主偏角增大，使切削宽度减小，散热面积减小，切削温度升高。,负倒棱及刀尖圆弧半径的增大，使切屑变形程度增大产生的切削热增加，但同时也使散热条件改善，两者趋于平衡。因而负倒棱和刀尖圆弧半径对切削温度影响很小。,（3）工件材料的影响1）工件材料的强度、硬度等各项力学性能提高时，产生的切削热增多，切削温度升高。,2）工件材料的热导率愈大，通过切屑和工件传出的热量愈多，切削温度下降愈快。,（4）刀具磨损的影响刀具后刀面磨损量增大，切削温度升高；磨损量达到一定值后，对切削温度的影响加剧；切削速度愈高，刀具磨损对切削温度的影响就愈显著。,（5）切削液的影响浇注切削液对降低切削温度、减少刀具磨损和提高已加工表面质量有明显的效果。切削液的热导率、比热容和流量愈大，切削温度愈低。切削液本身温度愈低，其冷却效果愈显著。,四、切削温度的分布,,2）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。这是摩擦热沿前、后刀面逐渐增加的缘故。,1）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。由此可以推想在剪切面上各点的应力和应变的变化不大，而且剪切区内的剪切滑移变形很强烈，产生的热量十分集中。,4）后刀面的接触长度较小，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热冲击。,3）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。,五、切削温度对工件、刀具和切削过程的影响,刀具磨损刀具、工件热变形加工精度已加工表面产生残余应力和其它缺陷,切削温度,,,,,,,