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《金屬切削原理 第２版 教學(xué)課件 作者 華中理工大學(xué) 陳日曜 主編 第五章 切削熱和切削溫度.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第五章切削熱和切削溫度第一節(jié)切削熱的產(chǎn)生和傳出第二節(jié)切削溫度的理論分析第四節(jié)影響切削溫度的因素第三節(jié)切削溫度的測量第五節(jié)切削溫度的分布第六節(jié)切削溫度對工件、刀具和切削過程的影響一、切削熱來源工件切屑刀具圖切削熱的來源與傳出★主要來源QA=QD+QFF+QFR★切削過程變形和摩擦所消耗功，絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)榍邢鳠崾街?，QD,QFF,QFR分別為切削層變形、前刀面摩擦、后刀面摩擦產(chǎn)生的熱量第一節(jié)切削熱的產(chǎn)生與傳出三個發(fā)熱區(qū)與三個變形區(qū)相對應(yīng)：剪切面切屑與前刀面接觸區(qū)后刀面與過渡表面接觸區(qū)Q=Pm＝Fzν切削熱由
2、切屑、工件、刀具和周圍介質(zhì)（切削液、空氣)等傳散出去切削熱傳出切削中所消耗的能量幾乎全部轉(zhuǎn)換為熱量。三個變形區(qū)就是三個發(fā)熱區(qū)，即切削熱來自工件材料的彈、塑性變形和前、后刀面的摩擦。當(dāng)產(chǎn)生的熱和傳出的熱相等，即達(dá)動態(tài)熱平衡時有：式中:qs—工件材料的彈、塑性變形所產(chǎn)生的熱量；qr—切屑與前刀面、加工表面和后刀面的摩擦所產(chǎn)生的熱量；qc—切屑帶走的熱量；qt—刀具傳出的熱量；qw—工件傳出的熱量；qm-輻射及周圍介質(zhì)(如空氣、切削液等)帶走的熱量。據(jù)實驗得出：車削時，熱的傳出大致為：切屑占50%～8
3、6%，刀具占40%～10%，工件占9%～3%，周圍介質(zhì)占1%。具體值與工件、刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)、切削用量、刀具幾何參數(shù)等有關(guān)。第二節(jié)切削溫度的理論分析直角自由切削條件下的切削模型為：τF此時刀具前后角均不為0，前刀面對金屬進(jìn)行正擠壓的作用削弱，對晶體的分離作用增強(qiáng)，有利于切屑的形成和流出。特點：金屬只能沿一側(cè)分離成為切屑，分離后可沿前刀面流動，與前刀面劇烈摩擦。根據(jù)合力最小原理確定的剪切角令求得麥錢特公式剪切過程的理論分析金屬切削過程就是工件的被切金屬層在刀具前刀面的推擠下，沿著剪切面（滑移面）產(chǎn)生剪切
4、滑移變形并轉(zhuǎn)變?yōu)榍行嫉倪^程。盡管切削熱是切削溫度上升的根源，但直接影響切削過程的卻是切削溫度，而不是切削熱。切削溫度一般指前刀面與切屑接觸區(qū)域的平均溫度。測量方法有：第三節(jié)切削溫度的測量自然熱電偶法主要是采用熱電偶測量方法自然熱電偶法是利用工件材料和刀具材料化學(xué)成份的不同而構(gòu)成熱電偶的兩極，并分別連接測量儀表，組成測量電路，刀具切削工件的切削區(qū)域產(chǎn)生高溫形成熱端，刀具與工件為熱電偶冷端，冷、熱端之間熱電勢由儀表（毫伏計）測定并記錄下來，在根據(jù)事先進(jìn)行標(biāo)定的刀具-工件所組成熱電偶的溫度與輸出電壓的關(guān)系曲線
5、（標(biāo)定曲線），便可求得切削溫度的平均值。()是在車床上利用自然熱電偶法來測量切削溫度的裝置示意圖。刀具與工件應(yīng)用機(jī)床絕緣。用自然熱電偶法測到的是平均切削溫度。當(dāng)更換刀具材料或工件材料時，須重新標(biāo)定溫度-輸出電壓曲線。這是自然熱電偶法的不足之處。如圖人工熱電偶法可測量刀具或工件指定點溫度，可測最高溫度及溫度分布場。紅外測溫法利用紅外輻射原理，借助熱敏感元件，測量切削區(qū)溫度。可測量切削區(qū)側(cè)面溫度場。mV圖人工熱電偶工件刀具金屬絲小孔用兩種預(yù)先經(jīng)過標(biāo)定的金屬絲組成熱電偶，它的熱端焊接在測溫點上，冷端接在毫伏表
6、上。用這種方法測得的是某一點的溫度（如右圖）?！铩锴邢鳒囟龋呵暗睹媾c切屑接觸區(qū)域的平均溫度。影響切削溫度的主要因素：工件材料的力學(xué)物理性能、切削用量、刀具幾何參數(shù)、冷卻條件等*切削用量的影響（切削速度、進(jìn)給量、切削深度）*刀具幾何參數(shù)的影響（前角、主偏角、負(fù)倒棱及刀尖圓弧半徑）*工件材料的影響（硬度和強(qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)、抗拉強(qiáng)度和延伸率）*刀具磨損的影響*切削液的影響（熱導(dǎo)率、比熱容、流量）第四節(jié)影響切削溫度的主要因素一、切削用量實驗得出的切削溫度的經(jīng)驗公式為式中:θ:實驗測出的切屑接觸區(qū)的平均溫度(℃)；
7、Cθ:切削溫度系數(shù)；vc:切削速度(m／min)；f:進(jìn)給量(mm／r)；ap:背吃刀量(mm);zθ、yθ、xθ:切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量的指數(shù)。實驗得出，用高速鋼或硬質(zhì)合金刀具切削中碳鋼時，Ｃθ、zθ、yθ、xθ值見下表。表1切削溫度公式中的Ｃθ、zθ、yθ、xθ值θ:用自然熱電偶法測出的前刀面接觸區(qū)的平均溫度(?C)；Cθ:與工件、刀具材料和其它切削參數(shù)有關(guān)的切削溫度系數(shù)；Zθ、Yθ、Xθ:vc、f、ap的指數(shù)如下。經(jīng)驗公式刀具材料加工方法ＣθＺθＹθＸθ高速鋼車削140～1700.35～0
8、.450.2～0.30.08～0.10銑削80鉆削150硬質(zhì)合金車削320f(mm/r)0.10.410.150.050.20.310.30.26切削溫度的系數(shù)及指數(shù)vc、f、ap增大時，變形和摩擦加劇，切削功耗增大，切削溫度升高。但程度不一，vc最為顯著，f次之，ap最小。這是因為：vc增加，￠增大，變形小，雖切削力略下降，但切屑與前刀面的接觸長度減短，散熱條件差；f增加，ap增大，變形減小，壓力中心較遠(yuǎn)離刀尖，散熱條件有所改善；ap增加
