切削熱和切削溫度.ppt

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1、第三節(jié)切削熱和切削溫度目錄3.3.1切削熱的產(chǎn)生和傳出3.3.2切削溫度及其分布和測(cè)量3.3.3影響切削溫度的主要因素返回目錄1.熱源切削熱的來(lái)源主要有兩個(gè)方面，一個(gè)是切屑與前刀面、工件與后刀面之間的摩擦所消耗的摩擦功，這是切削熱的主要來(lái)源。另一個(gè)是切削層金屬在刀具的作用下發(fā)生彈性變形和塑性變形所消耗的變形功。與此相對(duì)應(yīng)，切削熱產(chǎn)生在三個(gè)區(qū)域，即剪切面、切屑與前刀面接觸區(qū)、工件與后刀面接觸區(qū)。3.3.1切削熱的產(chǎn)生和傳出2.切削熱的傳播切削熱傳散出去的途徑主要是切屑、工件、刀具和周?chē)橘|(zhì)(如空氣、切削液等)，影響熱傳導(dǎo)的主要因素是工件和刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)以及周?chē)?/p>

2、質(zhì)的狀況。切屑與刀具的接觸時(shí)間也會(huì)影響切削溫度。不同的切削加工方法，切削熱沿不通傳導(dǎo)途徑傳遞出去的比例也各不相同。3.3.1切削熱的產(chǎn)生和傳出傳導(dǎo)途徑干車(chē)削鉆削切屑50%～86%28%工件9%～3%52%刀具40%～10%15%周?chē)橘|(zhì)1%5%1.切削溫度的測(cè)量1)自然熱電偶法利用刀具和工件材料化學(xué)成分的不同構(gòu)成熱電偶，組成熱電回路測(cè)量切削溫度的方法?；芈分行纬闪藴夭铍妱?dòng)勢(shì)，利用電位計(jì)或毫伏表可以將其數(shù)值記錄下來(lái)。再根據(jù)事先標(biāo)定的熱電偶熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系曲線(標(biāo)定曲線)，便可以查出刀具與工件接觸區(qū)的切削溫度值。用自然熱電偶法測(cè)到的切削溫度是切削區(qū)的平均溫度。3.3

3、.2切削溫度及其分布和測(cè)量3.3.2切削溫度及其分布和測(cè)量3.3.2切削溫度及其分布和測(cè)量2)人工熱電偶法人工熱電偶法是將兩種預(yù)先經(jīng)過(guò)標(biāo)定的金屬絲組成熱電偶，熱電偶的熱端焊接在刀具或工件上預(yù)定要測(cè)量溫度的點(diǎn)上，冷端通過(guò)導(dǎo)線串接電位計(jì)或毫伏表。根據(jù)表上的讀數(shù)值和熱電偶標(biāo)定曲線，可獲得焊接點(diǎn)上的溫度。應(yīng)用人工熱電偶法，只能測(cè)得距前刀面有一定距離處某點(diǎn)的溫度，3.3.2切削溫度及其分布和測(cè)量3.3.2切削溫度及其分布和測(cè)量2.切削溫度的分布(溫度場(chǎng))溫度場(chǎng)是指工件、切屑和刀具上各點(diǎn)的溫度分布。3.3.2切削溫度及其分布和測(cè)量3.3.2切削溫度及其分布和測(cè)量(1)剪切面上

4、各點(diǎn)的溫度基本一致，由此可以推想剪切面上各點(diǎn)的的應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律基本上變化不大；(2)前刀面和后刀面上的最高溫度處都在離刀刃有一定距離的地方，這是摩擦熱沿刀面不斷增加的緣故。溫度最高點(diǎn)出現(xiàn)在前刀面上；(3)在剪切區(qū)域內(nèi)，垂直剪切方向上溫度梯度較大，這是由于剪切滑移的速度很快，熱量來(lái)不及傳導(dǎo)出來(lái)，從而形成較大的溫度梯度；(4)垂直前刀面的切屑底層溫度梯度大。這說(shuō)明前刀面上的摩擦是集中在切屑的底層，因此切削溫度對(duì)前刀面的摩擦系數(shù)有較大影響；(5)后刀面的接觸長(zhǎng)度很小，因此溫度的升降是在極短時(shí)間內(nèi)完成的，已加工表面受到一次熱沖擊；(6)工件材料塑性越大，前刀面上的接觸長(zhǎng)度越

5、大，切削溫度的分布也就均勻些。工件材料脆性越大，最高溫度所在的點(diǎn)離刀刃越近；(7)工件材料導(dǎo)熱系數(shù)越低，前、后刀面的溫度越高。3.3.2切削溫度及其分布和測(cè)量1.切削用量通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到切削溫度的經(jīng)驗(yàn)公式。3.3.3影響切削溫度的主要因素刀具材料加工方法Cθxθyθzθ高速鋼車(chē)削140～1700.35～0.450.2～0.30.08～0.1銑削80鉆削150硬質(zhì)合金車(chē)削320f/(mm/r)0.410.310.260.150.050.10.20.3通過(guò)對(duì)比表中數(shù)據(jù)可知xθ＞yθ＞zθ，說(shuō)明切削用量三要素對(duì)切削溫度的影響v＞f＞ap，這與它們對(duì)切削力的影響程度正好相反。

6、3.3.3影響切削溫度的主要因素刀具材料加工方法Cθxθyθzθ高速鋼車(chē)削140～1700.35～0.450.2～0.30.08～0.1銑削80鉆削150硬質(zhì)合金車(chē)削320f/(mm/r)0.410.310.260.150.050.10.20.31)切削速度v3.3.3影響切削溫度的主要因素2)進(jìn)給量f3.3.3影響切削溫度的主要因素3)背吃刀量ap3.3.3影響切削溫度的主要因素2.刀具幾何參數(shù)1)前角γo對(duì)切削溫度的影響3.3.3影響切削溫度的主要因素2)主偏角κr對(duì)切削溫度的影響3.3.3影響切削溫度的主要因素3)負(fù)倒棱寬度br和刀尖圓弧半徑rε對(duì)切削溫度的

7、影響負(fù)倒棱寬度在(0～2)f范圍內(nèi)變化，刀尖圓弧半徑在0～1.5mm范圍內(nèi)變化，基本上不會(huì)影響切削溫度。3.3.3影響切削溫度的主要因素3.工件材料1)工件材料的強(qiáng)度、硬度越高，切削力越大，切削時(shí)消耗的功也越多，產(chǎn)生的切削熱也越多，切削溫度也就越高。3.3.3影響切削溫度的主要因素2)合金結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度普遍高于45鋼，而導(dǎo)熱系數(shù)又一般均低于45鋼。所以切削合金結(jié)構(gòu)鋼時(shí)的切削溫度一般均高于切削45鋼時(shí)的切削溫度。3.3.3影響切削溫度的主要因素3)不銹鋼1Cr18Ni9Ti和高溫合金GH131不但導(dǎo)熱系數(shù)低，而且在高溫下仍能保持較高的強(qiáng)度和硬度。所以切削這種類(lèi)型的材料

8、時(shí)，切削溫