平面铣削刀具前刀面瞬态切削温度的研究.pdf

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1、试验研究现代制造工程(Mod唧M鲫u丘IchlringEngine耐TIg)2012年第1期平面铣削刀具前刀面瞬态切削温度的研究‘张帆，刘战强(山东大学机械工程学院，济南250061)摘要：刀具切削温度对刀具寿命、刀具磨损等有重要影响。因此在实际加工之前预测出刀具温度，对合理选择切削参数、优化数控程序等均具有重要意义。平面铣削等断续切削过程的热条件不同于车削等连续切削过程。用数学物理方法建立了平面铣削过程刀具的一维传热学模型，用解析的方法预测平面铣削过程中刀具前刀面的温度分布，考虑了刀具切出时空气强化对流散热对刀具前刀面温度的影响。结果表明，刀具切入时间和切出时间对刀具温

2、度有较大影响。用文献中断续车削刀具温度实验数据对铣削刀具前刀面温度的传热学预测模型进行了验证，结果表明二者趋势一致，但平面铣削预测的刀具温度略低于断续车削的刀具温度。‘关键词：断续切削；平面铣削；刀具温度；数学物理方法中图分类号：TG506文献标志码：A文章编号：167l—3133(2012)0l删8—05ModeUngandanalysisoftra舾ientcuttingtemperaturesontoolrakefIaceinperipheralmiUingZhangFan，LiuZhanqiang(SchoolofMechanicalEn百neering，Shan

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7、inenttIlming．1【eywords：inte肌ptedcunifIg；peripheralIIliUing；tooItempemmr船；mtIle眦ticalphysic8metllod80引言在金属切削过程中，热量的大小和热传导性能的好坏，直接关系到切削温度的高低，而切削温度对刀具寿命、刀具磨损，以及加工工件的加工表面质量等具有重要的影响⋯。金属切削过程主要包括连续切削和断续切削两种，铣削等断续切削过程中的热条件与车削等连续切削过程的不同。在断续切削过程中，由于刀具周期性切人、切出工件，刀具将经历周期性的加热和冷却【2J。Palmai的研究结果发现"J：当切削

8、速度达到临界值后，断续切削中的刀具温度将随着切削速度的增大而下降。这一现象引起了金属切削领域专家们对断续切削的关注。McFemn和ChaoHl用迭代法计算了平面铣削过程中刀具和切屑接触面的平均温度，建立了刀一屑接触面平均温度解析计算的预报模型。Lezanski和Shaw口1用热电偶法测量了刀具表面的温度，用车削过程刚开始时很短的时间段来模拟铣削的瞬态情况，结果表明：不同切削速度下的刀具温度在切削开始时瞬间上升，然后进入稳态，并没有出现下降的情况，由此·国家自然科学基金项日(50935003)；国家霞点基础研究发展计划项目(20