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技術(shù)專欄
2024.02.19

影響切削熱與切削溫度的因素

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  切削金屬時(shí),由于切屑剪切變形所做的功和刀具前刀面、后刀面摩擦所做的功都轉(zhuǎn)變?yōu)闊?,這種熱稱作切削熱。雖然傳向刀具的切削熱較小,但前刀面和后刀面上的溫度卻影響著切削過程和刀具的磨損情況。切削刃與切削溫度對(duì)刀具磨損、刀具壽命及加工工藝系統(tǒng)熱變形均產(chǎn)生重要的影響。

  1、切削熱的產(chǎn)生原因被切削的金屬在刀具的作用下,發(fā)生彈性和塑性變形而耗功,這是切削熱的一個(gè)重要來源。此外,切屑與前刀面、工件與后刀面之間的摩擦也要耗功,也產(chǎn)生出大量的熱量。因此,切削時(shí)共有三個(gè)發(fā)熱區(qū)域,即剪切面、切屑與前刀面接觸區(qū)、后刀面與過渡表面接觸區(qū),三個(gè)發(fā)熱區(qū)與三個(gè)變形區(qū)相對(duì)應(yīng)。所以,切削熱的來源就是切屑變形功和前、后刀面的摩擦功。使用切削液時(shí),刀具、工件和切屑上的切削熱主要由切削液帶走;不用切削液時(shí),切削熱主要由切屑、工件和刀具帶走或傳出,其中切屑帶走的熱量最大。

切削熱與切削溫度圖片

  2、影響切削熱與切削溫度的因素

  1) 切削用量對(duì)切削熱的影響。切削速度 v的影響最大,v增大一倍,使切削溫度增加32%;進(jìn)給量 f 的影響次之,f 增大一倍,切削溫度增加18%;背吃刀量 a影響最小,a增加一倍,切削溫度增加7%。這些影響規(guī)律的主要原因是,切削速度 v提高,刀具與切屑間摩擦劇增背吃刀量 a增加,雖然變形、摩擦增加,但散熱條件顯著改善。

  2) 工件材料的影響。工件材料主要是通過硬度、強(qiáng)度和導(dǎo)熱率影響切削溫度。材料硬度、強(qiáng)度低,導(dǎo)熱率高,產(chǎn)生切削溫度低。

  3) 刀具幾何角度的影響。增大前角 γ。,能減小變形和摩擦力,降低切削溫度。γ。過大、減小了刀頭體積,散熱也會(huì)變差。實(shí)踐表明,前角γ。=15° 左右對(duì)降低切削溫度最為有效主偏角 k 減小,切削變形和摩擦增加,切削熱增多,但 k減小后刀頭體積增大,散熱大大改善,故切削溫度降低。

  4) 切削液的有效澆注方式是降低切削溫度的非常重要的措施。



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