第5章 切削热与切削温度.pptxVIP

切削热与切削温度切削过程中产生的热量会显著影响工件表层的温度和性能。了解切削热的产生及其影响对确保工件精度和表面质量至关重要。本章将深入探讨切削热的成因、测量方法以及如何通过工艺参数的优化来有效控制切削温度。byJerryTurnersnull

切削热的产生切屑变形产生热量切削过程中,工件表面的材料在高应力和高变形速率下发生弹塑性变形,产生大量热量。摩擦热量产生刀具与工件表面之间存在摩擦,导致大量热量产生。刀具刃口与切屑以及工件表面均会产生摩擦热。塑性变形热量工件材料在主切削区及次切削区发生大变形,也会产生大量热量。这些热量会通过切屑、工件和刀具传递。

切削热的传递切削热主要通过3种方式传递:1)从切屑表面传导到刀具;2)从切屑表面辐射到周围环境;3)从切屑和刀具的接触面通过对流传递到刀具。这些热量传递过程会影响到刀具温度、工件温度和切削液温度,从而影响后续的加工质量和刀具寿命。

切削温度的测量1热电偶法利用热电偶测量切削区域的温度,可以在不影响加工的情况下获得精确的温度数据。通过合理布置热电偶,可以监测不同位置的温度变化。2热像仪测量采用红外热像仪可以扫描整个切削区域,形成温度分布图。这种方法无需接触工件,能够实时监测温度变化。3介质试样法将试样插入切削区域,通过介质的温度变化间接测量切削温度。这种方法简单易行,但测量精度受限。

切削温度的影响因素切削温度受多种因素的影响,包括工件材料性质、刀具材料和几何形状、切削参数等。这些因素通过复杂的热传导和塑性变形过程共同决定了切削过程中的温度分布。合理控制这些影响因素对于实现高效、稳定的切削加工至关重要。通过科学分析切削温度的形成机理和影响规律,可以指导切削参数的优化设计,从而提高工件表面质量,延长刀具使用寿命。

切削温度与切削力的关系切削温度与切削力成正比切削温度的升高会导致工件材料的软化,从而降低了材料的抗剪切强度。这会使切削力随之增大,给刀具和机床施加更大的负荷。温度升高加速刀具磨损切削温度的升高会加快刀具的磨损,缩短刀具的使用寿命。这会增加加工成本,降低生产效率。热应变对切削力的影响高温环境下,工件和刀具会产生热膨胀,导致几何尺寸发生变化,从而影响切削力。因此需要考虑热应变因素。控制切削温度的重要性合理控制切削温度是提高加工质量和效率的关键。需要通过优化切削参数、选择合适的刀具材料等措施来管理切削温度。

切削温度与表面质量的关系1表面粗糙度高温会导致工件表面粗糙度增加,产生毛刺和凹槽等缺陷。合理控制切削温度可以改善表面质量。2表面完整性过高的切削温度会引起表面层组织改变,产生表面应力和残余应力,降低表面完整性。3表面形貌切削温度会影响工件表面形貌,如光洁度、波纹度等。合理调节切削温度有助于获得良好的表面形貌。4尺寸精度切削温度过高会造成工件热变形,影响尺寸精度。精确控制切削温度对于实现高精度加工很重要。

切削温度与刀具寿命的关系切削温度是影响刀具寿命的重要因素。在切削过程中,高温会使刀具边缘磨损加快,严重时会导致刀具快速失效。提高切削温度会显著降低刀具使用寿命。因此,合理控制切削温度对延长刀具使用寿命至关重要。

切削温度与工件材料性能的关系材料强度较高的切削温度会降低工件材料的强度和硬度,影响零件的使用性能。这需要在切削工艺中进行必要的温度监控和控制。材料组织热量的积累会引起工件表层的组织变化,如晶粒细化、相变等,从而改变材料的力学性能。对于敏感材料尤其需要注意。表面完整性高温会导致工件表面产生氧化、脱碳等缺陷,影响表面完整性和耐腐蚀性。需根据材料特性调整切削参数以减少热影响。

切削温度控制的重要性1提高加工质量精密控制切削温度可以优化表面光洁度和尺寸精度2延长刀具寿命降低切削温度可以减少刀具的热损耗和磨损3提高能源利用效率合理控制切削温度可以降低能源消耗切削温度是影响加工质量、刀具寿命和能源消耗的关键因素。高效的切削温度控制技术可以在提高生产效率的同时，降低运营成本和环境负荷。因此，切削温度控制是现代制造业的重要发展方向之一。

切削温度控制的方法工艺参数优化通过合理调整切削速度、进给率和切深等工艺参数,可有效降低切削温度。增强润滑冷却使用适当的切削液和冷却方式,可大幅降低切削区域的温度。选用合适刀具采用耐高温的刀具材料和刀具结构设计,可提高刀具的热稳定性。

润滑冷却对切削温度的影响1润滑减少摩擦热2冷却传导热量3综合效果降低切削温度润滑和冷却在切削过程中发挥着重要作用。润滑可以有效减少金属表面间的摩擦,从而降低摩擦热的产生。同时,冷却液可以通过传导和对流的方式从切削区域带走大量热量,从而降低切削温度。两者的综合作用可以显著降低切削温度,改善工件表面质量,延长刀具寿命。

刀具材料对切削温度的影响高质量刀具高硬度、高耐磨性的刀具材料可以更好地抵抗切削过程中的高温,从而降