2013第3章3切削温度与切削液参考

1机械制造技术基础第3章金属切削原理---3.3切削热与切削温度机械制造及自动化系王娜君第3章金属切削原理2切削温度高---工艺系统热变形---影响加工精度切削温度高使刀具磨损加剧---限制生产率的提高；使已加工表面产生残余应力、金相组织变化缺陷；适当提高切削温度，对提高硬质合金的韧性有利；利用切削温度自动控制切削速度或进给量；利用切削温度与切削力控制刀具磨损第3章金属切削原理33.3.切削热与切削温度切削力产生弹性变形产生的抗力塑性变形产生的抗力刀具与切屑间的摩擦力刀具与工件间的摩擦力3Q产生=Q弹性+Q塑性+Q刀前+Q刀后力作功第3章金属切削原理43.3..1切削热的产生与传出Q传出=Q切屑+Q工件+Q刀具+Q介质Q产生=Q弹性+Q塑性+Q刀前+Q刀后切削温度切削温度θ：一般指前刀面与切屑接触区内的平均温度。第3章金属切削原理5切削温度测定方法热电偶法辐射温度计法其他自然热电偶法人工热电偶法双车刀法单车刀法插入刀具法插入工件法辐射热计法PbS电池法锗光电二极管法红外线干板（或胶片）法热敏颜料法热敏电阻法量热计法金属组织观察法53.3.3切削温度及其测量第3章金属切削原理6自然热电偶法：测量切削区平均温度；需要具体标定。人工热电偶法：测量切削区指定点温度不需要具体标定；被测点要有足够的空间第3章金属切削原理773.3.2--------切削温度分布规律剪切区内，剪切区等温线与滑移线相近---剪切滑移相等的地方温度相等，沿剪切面方向上各点温度几乎相同；垂直于剪切面方向上的温度有变化.！剪切变形是切削热的第一来源第3章金属切削原理88前刀面和后刀面上的最高温度点都不在切削刃上，而是在离切削刃有一定距离的地方---这是摩擦热沿前、后刀面逐渐增加的缘故；切削区内前刀面附近温度最高，其次是后刀面附近。3.3.2--------切削温度分布规律摩擦是切削热的又一来源第3章金属切削原理9第3章金属切削原理1010在靠近前刀面的切屑底层上，温度梯度很大，这说明前刀面上的摩擦热集中在切屑底层，对切屑底层金属的剪切强度会有很大的影响。---切削温度上升会使前刀面上的摩擦系数下降。后刀面的接触长度较小，因此工件已加工表面上温度的升降是在极短的时间内完成的。---刀具通过时，已加工表面受到一次热冲击。3.3.2--------切削温度分布规律第3章金属切削原理11Q产生=Q弹性+Q塑性+Q刀前+Q刀后Q传出=Q切屑+Q工件+Q刀具+Q介质3.3.3切削温度的影响因素分析思路：切削条件的某项因素的增加，一方面会使产生的热量增加，但另一方面也可能会使传出的热量增加。切削温度的高低就要综合考虑产生的热量和传出的热量。11第3章金属切削原理12经验公式：θ＝Cθvzθfyθapxθzθ：0.3～0.5之间，Yθ：0.15～0.3，Xθ：0.05～0.1。1切削用量的影响--切削用量切削用量增加均使切削温度增加；切削用量对切削温度的影响顺序：切削速度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。第3章金属切削原理131切削用量的影响--切削速度13结论:速度的提高切削温度升高，但不会成正比使温度提高的原因：切削速度的提高单位时间内切掉的金属量增加，消耗于变形和摩擦的功增加；产生的热量随之增加，热量的传出需要时间，切削速度的提高使产生的热两来不及向外传出。使温度降低的原因：切削速度的提高单位切削力及切削功率减小。第3章金属切削原理142刀具几何参数的影响—前角14前角大--锋利、容热体积小前角增大，切削温度下降γ0↑→变形↓→F↓q↓→θ↓；前角继续增大，切削温度下降幅度减小γ0＞20°时，因散热面积↓，对θ的影响减小第3章金属切削原理15主偏角增大切削温度升高；原因？152刀具几何参数的影响—主偏角第3章金属切削原理163.2.3切削力的影响因素主偏角增大切削温度升高；原因？切削刃工作长度减小，切削热集中；刀尖容热体积减少第3章金属切削原理17bγ1、rε↑，切屑变形程度↑→q↑同时散热条件改善，两者趋于平衡对θ影响很小2刀具几何参数的影响—负倒棱及刀尖圆弧半径第3章金属切削原理18181）工件材料的强度、硬度等各项力学性能提高时，产生的切削热增多，切削温度升高；2）工件材料的热导率愈大，通过切屑和工件传出的热量愈多，切削温度下降愈快。决定产生切削热的性能（强度）同样的情况下，导热系数的不同决定了传出热量的不同，所以切削温度不同。3工件材料及热处理状态第3章金属切削原理19刀具磨损的影响后刀面磨损增大，切削温度升高;VB达一定值影响加剧;v越高刀磨损对θ影响越显著切削液的影响浇切削液对↓切削温度↓刀具磨损↑加工质量有明显效果。热导率比热容和流量越大，本身温度越低冷却效果越显著第3章金属切削原理203.6切削液及其合理选用冷却性能；润滑性能；清洗性能；防锈性能。合理选用切削液对减轻刀具磨损、提高加工表面质量及加工精度起着重要的作用。切削液的作用第3章金属切削原理21加工要求考虑从工件材料方面考虑从从刀具方面考虑从加工方法方面考虑3.6切削液及其合理选用1）切削钢等塑性材料时---用。2）切削铸铁、青铜等脆性材料时---可不用。3）切削高强度钢、高温合金等难加工材料时--易选用极压切削油或极压乳化液。4）对于铜、铝及铝合金，可采用10%～20%的乳化液或煤油等。粗加工，选用水溶液或低浓度乳化液精加工，选用极压切削油或高浓度乳化液；第3章金属切削原理22从加工要求考虑从工件材料方面考虑从刀具方面考虑从加工方法方面考虑3.6切削液及其合理选用高速钢刀具耐热性差--采用切削液。硬质合金刀具耐热性好—通常不用切削液；必用时，可采用低浓度乳化液或润滑、冷却、防锈综合作用好的切削油；且充分连续浇注。钻孔、铰孔、攻螺纹和拉削等，刀具与已加工表面摩擦严重，易采用乳化液、极压乳化液或极压切削油。成型刀具、齿轮刀具等价格昂贵，要求刀具使用寿命高，可采用极压切削油（如硫化油等）。磨削加工温度很高，还会产生大量的碎屑及脱落的沙粒，因此要求切削液应具有良好的冷却和清洗作用，常采用乳化液，如选用极压型或多效型合成切削液效果更好。第3章金属切削原理233.6切削液及其合理选用