第3章 3.3 切削热与切削温度课件.ppt

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1、第3章切削过程及控制3.1切削变形规律3.2切削力3.3切削热与切削温度3.4刀具磨损与刀具耐用度3.5磨削过程与磨削机理§3.3切削热与切削温度一.切削热的产生和传导二.切削温度的理论计算三.切削温度的测量方法四.切削温度的变化规律一.切削热的来源与传出剪切区弹、塑性变形耗功切屑与前刀面摩擦耗功已加工表面与后刀面摩擦功切削热由切削功转变而来。包括：Qp——剪切区变形功形成的热；Qγf——切屑与前刀面摩擦功形成的热；Qαf——已加工表面与后刀面摩擦功形成的热。产生总的切削热Q，分别传入：切屑Qch、刀具Qc、工件Qw和周围介质Qf。切削热的形成及传导关系为：Qp+Qγf+Qαf＝Qc

2、h+Qw+Qc+Qf不同切削速度下的热量传出比例加工方法切屑工件刀具车削50~80%10~40%<5%铣削70%<30%5%钻、镗削30%>50%15%磨削4%>80%12%红外胶片法测得的切削钢料时，正交平面内的温度场。分析归纳切削温度分布规律：剪切区等温线与滑移线相近OM线温度比OA线上温度高；2.前后刀面最高温度点不在刀刃上切屑上最高温度比剪切区温度高切屑底层温度比上层温度高。切削温度的分布a)法平面内的切削温度分布b)刀具前面上的切削温度分布切削温度的分布切削温度与切屑表面颜色200℃以下切屑呈银白色220℃切屑呈淡黄色270℃切屑呈暗红色290~300℃切屑呈暗蓝色320℃

3、切屑呈蓝色350℃切屑呈蓝灰色400℃切屑呈灰白色>500℃切屑呈紫黑色切削碳钢时：式中Q——单位时间内产生的切削热，J / s；Fz——切削力，N；v——切削速度，m / s。切削时所消耗的能量约98％～99％转换为切削热，故单位时间内产生的切削热可由下式计算，J / s：二、切削热的计算切削温度实验标准切削实验条件如下：C620-1改装无级调速车床，工件与刀片材料切削对为YT15 – 45钢，切削速度vc= 60 m / min～200 m / min，进给量f= 0.4mm / r～0.6 mm / r，背吃刀量ap= 0.5mm～3.0 mm。切削温度经验公式切削温度；与切削

4、条件有关的系数；切削速度指数，反映对的影响程度；进给量指数，反映对的影响程度；背吃刀量指数，反映对的影响程度。测量切削温度的方法有：热电偶法、热辐射法、涂色法和红外线法等。其中热电偶法测温虽较近似，但装置简单、测量方便，是较为常用的测温方法。(1)自然热电偶法(2)人工热电偶法三、切削温度的测量影响生热和散热的因素主要有：切削用量;刀具几何参数;刀具磨损;工件材料和切削液等。四、影响切削温度的因素1.切削用量的影响切削用量↑时，切削温度↑。其中v对θ影响最大，进给量f的影响比v小，背吃刀量ap的影响很小。切削用量对切削温度的影响vc、f、ap↗θ℃↗用YT15刀具，切削45#钢时(σ

5、b=75kg/cm2)切削用量对切削温度的影响程度以切削速度为最大，进给量次之，背吃刀量最小。因此，若要切除给定的余量，又要求切削温度较低，则在选择切削用量时，应优先考虑采用大的背吃刀量，然后选择一个适当的进给量，最后再选择合理的切削速度。上述切削用量选择原则是从最低切削温度出发考虑的，这也是制订零件加工工艺规程时，确定切削用量的原则。2.刀具几何参数的影响前角前角↑，切削温度↓；前角↓，切削温度↑；但前角达18°～20°后，对切削温度影响减小。主偏角主偏角↑，刀尖散热条件变差，切削温度↑；主偏角↓，刀尖散热条件改善，切削温度↓。κr↑，切削宽度aw↓，散热面积↓→θ↑刀具几何参数对

6、切削温度的影响γO↗θ℃↙θ℃↗κr↗3.刀具磨损的影响刀具磨损→切削刃变钝→金属变形刀具后刀面与工件摩擦加剧切削温度。→4.工件材料的影响工件材料的强度、硬度，总切削力，单位时间内产生的热量，切削温度。工件材料的导热性，从切屑和工件传出的切削热相应，切削区的平均温度↓。合金结构钢的强度普遍高于45钢，而导热系数又一般均低于45钢，所以切削合金结构钢的切削温度高于切削45钢的切削温度。工件材料HB、σb↗切削抗力↗功耗↗θ℃↗热处理HBσbθ℃正火18760100%调质22975125%淬火44HRC148145%45#钢为例：5.切削液的影响切削液可以明显降低切削温

7、度。16th