金屬切削過程2

1、第二章 金屬切削原理與刀具 本章主要內(nèi)容：q刀具的結(jié)構(gòu)、材料q切削過程的基本現(xiàn)象q切削用量的選擇 第五節(jié) 切削熱和切削溫度一.切削熱的產(chǎn)生和傳導(dǎo)研究切削熱和切削溫度也是分析工件加工質(zhì)量和刀具壽命的重要內(nèi)容。切削熱的來源就是切屑變形功和前、后刀面的摩擦功。 切削用量對切削熱的影響 背吃刀量ap切削速度v進給量f第五節(jié) 切削熱和切削溫度 切削塑性材料時，變形和摩擦都比較大，所以發(fā)熱較多。切削速度提高時，因切屑的變形減小，所以塑性變形產(chǎn)生的熱量百分比降低，而摩擦產(chǎn)生熱量的百分比增高。切削脆性材料時，后刀面上摩擦產(chǎn)生的熱量在切削熱中所占的百分比增大。 第五節(jié) 切削熱和切削溫度影響切削熱的因素： 1.工

2、件材料的導(dǎo)熱性能是影響熱量傳導(dǎo)的重要因素。 工件材料的導(dǎo)熱系數(shù)越低，通過工件和切屑傳導(dǎo)出去的切削熱量越少，這就必然會使通過刀具傳導(dǎo)出去的熱量增加。切削產(chǎn)生的熱量不易傳出，切削溫度因而隨之增高，刀具就容易磨損。 刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)較高時，切削熱易從刀具方面導(dǎo)出，切削區(qū)域溫度隨之降低，這有利于刀具壽命的提高。 第五節(jié) 切削熱和切削溫度2.切屑與刀具接觸時間的長短，也影響刀具的切削溫度。外圓車削時，切屑形成后迅速脫離車刀而落人機床的容屑盤中，故切屑的熱量傳給刀具不多。鉆削或其它半封閉式容屑的切削加工，切屑形成后仍與刀具及工件相接觸，切屑將所帶的切削熱再次傳給工件和刀具，使切削溫度升高。 第五節(jié) 切削

3、熱和切削溫度二.切削溫度的測量切削溫度一般指前刀面與切屑接觸區(qū)域的平均溫度。前刀面的平均溫度可近似地認為是剪切面的平均溫度和前刀面與切屑接觸面摩擦溫度之和。 切削溫度的測量方法很多，大致可分為熱電偶法、輻射溫度計法以及其它測量方法。目前應(yīng)用較廣的是自然熱電偶法和人工熱電偶法。 第五節(jié) 切削熱和切削溫度三.影響切削溫度的主要因素 1.切削用量的影響：zyxpC vfa 在切削用量三要素中，v的指數(shù)最大，f次之，ap最小，Vfap。這說明切削速度對切削溫度影響最大，隨切削速度的提高，切削溫度迅速上升。而背吃刀量變化時，散熱面積和產(chǎn)生的熱量亦作相應(yīng)變化，故對切削溫度的影響很小。 因此為了有效地控制切

4、削溫度以提高刀具壽命，在機床允許地條件下，選用較大的吃刀深度和進給量，比選用大的切削速度更為有利。第五節(jié) 切削熱和切削溫度2.工件材料的影響：強度越大切削溫度越高；導(dǎo)熱系數(shù)越高切削溫度越低；3.刀具幾何參數(shù)的影響：1)切削溫度隨前角增大而降低，但到一定程度時，對切 削溫度的影響減小；2)主偏角減小時，切削溫度下降；4.刀具磨損的影響：磨損越嚴重，切削溫度越高；5.切削液的影響：與切削液特性有關(guān)。第五節(jié) 切削熱和切削溫度四.切削液 作用：1.冷卻作用：在工件切削加工過程中，能及時而迅速的降低切削區(qū)的溫度，即降低通常因摩擦引起的溫升、冷卻也影響切削效率，切削質(zhì)量及刀具壽命。2.潤滑作用：能減少切削

5、刀具與工件間摩 擦。潤滑液能浸潤到刀具與工件及其切 屑之間，減少摩擦和粘結(jié)，降低切削阻 力，保證切削質(zhì)量，延長刀具壽命。第五節(jié) 切削熱和切削溫度3.洗滌作用：使切屑或磨料粒子被沖洗而離開刀具和工件的加工區(qū)，以防它們相互粘結(jié)及粘附在工件、刀具和機床上妨礙加工過程的正常進行。4.防銹作用：應(yīng)有一定的防銹性能，防止工件和機床生銹。如提高防銹性能，還可 部分取代工序間防銹。第五節(jié) 切削熱和切削溫度分類與切削液的選擇：1)水溶液：它的主要成分是水，并在水中加入一定量的防銹劑，其冷卻性能好，潤滑性能差，呈透明狀，常在磨削中使用。 2)乳化液：它是將乳化油用水稀釋而成，呈乳白色。為使油和水混合均勻，常加入一

6、定量的乳化劑(如油酸鈉皂等)。乳化液具有良好的冷卻和清洗性能，并具有一定的潤滑性能，適用于粗加工及磨削。 3)切削油：它主要是礦物油，特殊情況下也采用動、植物油或復(fù)合油，其潤滑性能好，但冷卻性能差，常用于精加工工序。第五節(jié) 切削熱和切削溫度 切削液的性能要求：1.熱容量大，導(dǎo)熱性好，具有較好的冷卻作用。2.具有較高的油性或在金屬表面的吸附作用。能使形成的吸附薄膜具有較高的強度，牢固的吸附在金屬表面，起到良好的潤滑作用。3.防銹性好，對金屬不起腐蝕作用，不會因腐蝕而損壞機床和工件的精度及表面粗糙度。4.表面張力低，易于均勻擴散，有利于冷卻和洗滌作用并具有較好的潤滑性。第五節(jié) 切削熱和切削溫度5.

7、使用方便，價格低廉，要求容易配置并最好適用于多種金屬材料和多種加工方式（如車、磨、刨等），有一定的透明度，在提高切削速度時不冒煙。6.對人體無害，無毒、無異味。不會傷害皮膚及鼻腔粘膜，不刺激眼睛等。7.穩(wěn)定性好，使用壽命長。在長期使用和貯存期間，不分層、不析出沉淀物，不發(fā)霉變質(zhì)。8.切削廢液量較大，考慮廢液處理，避免造成環(huán)境污染。第五節(jié) 切削熱和切削溫度五.切削溫度對工件、刀具和切削過程的影響1.切削溫度對工件材料強度和切削力的影響：切削溫度對工件材料強度、切削力影響不大。原因:1)在切削速度較高時，變形速度很高，其對增加材料強度的影響，足以抵消高的切削溫度使材料強度降低的影響；2) 切削溫度

8、是在切削變形過程中產(chǎn)生的，因此對剪切面上的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)來不及產(chǎn)生很大的影響，只對切屑底層的剪切強度產(chǎn)生影響。第五節(jié) 切削熱和切削溫度2.對刀具材料的影響：提高切削溫度，可提高硬質(zhì)合金韌性，不易崩刃，降低磨損；各類刀具材料在切削各種工件材料時，都有一個最佳切削溫度范圍。3.對工件尺寸精度的影響：主要是工件受熱膨脹所致。 刀桿受熱膨脹，切削時實際切削深度增加使直徑減小。 工件受熱變長，但因夾固在機床上不能自由伸長而發(fā)生彎曲，車削后工件中部直徑變化。 第五節(jié) 切削熱和切削溫度4.利用切削溫度自動控制切削溫度或進給量。 各種刀具材料切削不同的工件材料都有一個最佳切削溫度范圍。因此，可利用切削溫度來控制機床的轉(zhuǎn)速或進給量，保持切削溫度在最佳范圍內(nèi)，以提高生產(chǎn)率及工件表面質(zhì)量。第五節(jié) 切削熱和切削溫度5.利用切削溫度與切削力控制刀具磨