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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量3.3.3影響切削溫度的主要因素返回目錄
11.熱源切削熱的來源主要有兩個方面，一個是切屑與前刀面、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源。另一個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。與此相對應(yīng)，切削熱產(chǎn)生在三個區(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
22.切削熱的傳播切削熱傳散出去的途徑主要是切屑、工件、刀具和周圍介質(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)以及周圍介質(zhì)的狀況。切屑與刀具的接觸時間也會影響切削溫度。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)途徑干車削鉆削切屑50%～86%28%工件9%～3%52%刀具40%～10%15%周圍介質(zhì)1%5%
31.切削溫度的測量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，組成熱電回路測量切削溫度的方法。回路中形成了溫差電動勢，利用電位計或毫伏表可以將其數(shù)值記錄下來。再根據(jù)事先標(biāo)定的熱電偶熱電勢與溫度的關(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。用自然熱電偶法測到的切削溫度是切削區(qū)的平均溫度。3.3.2切削溫度及其分布和測量
43.3.2切削溫度及其分布和測量
53.3.2切削溫度及其分布和測量
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82.切削溫度的分布(溫度場)溫度場是指工件、切屑和刀具上各點的溫度分布。3.3.2切削溫度及其分布和測量
93.3.2切削溫度及其分布和測量(1)剪切面上各點的溫度基本一致，由此可以推想剪切面上各點的的應(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，熱量來不及傳導(dǎo)出來，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。這說明前刀面上的摩擦是集中在切屑的底層，因此切削溫度對前刀面的摩擦系數(shù)有較大影響；(5)后刀面的接觸長度很小，因此溫度的升降是在極短時間內(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，前刀面上的接觸長度越大，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。
103.3.2切削溫度及其分布和測量
111.切削用量通過實驗得到切削溫度的經(jīng)驗公式。3.3.3影響切削溫度的主要因素刀具材料加工方法Cθxθyθzθ高速鋼車削140～1700.35～0.450.2～0.30.08～0.1銑削80鉆削150硬質(zhì)合金車削320f/(mm/r)0.410.310.260.150.050.10.20.3
12通過對比表中數(shù)據(jù)可知xθ＞yθ＞zθ，說明切削用量三要素對切削溫度的影響v＞f＞ap，這與它們對切削力的影響程度正好相反。3.3.3影響切削溫度的主要因素刀具材料加工方法Cθxθyθzθ高速鋼車削140～1700.35～0.450.2～0.30.08～0.1銑削80鉆削150硬質(zhì)合金車削320f/(mm/r)0.410.310.260.150.050.10.20.3
131)切削速度v3.3.3影響切削溫度的主要因素
142)進(jìn)給量f3.3.3影響切削溫度的主要因素
153)背吃刀量ap3.3.3影響切削溫度的主要因素
162.刀具幾何參數(shù)1)前角γo對切削溫度的影響3.3.3影響切削溫度的主要因素
172)主偏角κr對切削溫度的影響3.3.3影響切削溫度的主要因素
183)負(fù)倒棱寬度br和刀尖圓弧半徑rε對切削溫度的影響負(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，基本上不會影響切削溫度。3.3.3影響切削溫度的主要因素
193.工件材料1)工件材料的強度、硬度越高，切削力越大，切削時消耗的功也越多，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
202)合金結(jié)構(gòu)鋼的強度普遍高于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)鋼時的切削溫度一般均高于切削45鋼時的切削溫度。3.3.3影響切削溫度的主要因素
213)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度和硬度。所以切削這種類型的材料時，切削溫度比切削其他材料要高得多。3.3.3影響切削溫度的主要因素
224)脆性金屬的抗拉強度和延伸率都較小，切削過程中切削區(qū)的塑性變形很小，切屑呈崩碎狀或脆性帶狀，與前刀面的摩擦也很小，所以產(chǎn)生的切削熱較少，切削溫度一般比切削鋼料時低。3.3.3影響切削溫度的主要因素
234.刀具磨損刀具磨損后，切削刃變鈍，刃區(qū)前方的擠壓作用增大，使切削區(qū)的金屬的塑性變形增加。同時，磨損后的刀具后角變成零度，使工件與刀具的摩擦加大，兩者均使切削熱的產(chǎn)生增加。所以，刀具磨損是影響切削溫度的重要因素。3.3.3影響切削溫度的主要因素
245.切削液切削液對降低切削溫度、減少刀具磨損和提高已加工表面質(zhì)量有明顯的效果，在切削加工中應(yīng)用很廣。切削液對切削溫度的影響，與切削液的導(dǎo)熱性能、比熱、流量、澆注方式以及本身的溫度有很大關(guān)系。從導(dǎo)熱性能來看，水基切削液＞乳化液＞油類切削液。3.3.3影響切削溫度的主要因素
