1、 功削熱除少量散逸在周圍介質中外,其余均傳入刀具、切屑和工件中,并使它們獲得一定的溫度。切削溫度一般指前刀面與切屑接觸區域的平均溫度。第三節 切削熱與切削溫度 切削熱與切削溫度是金屬切削過程中產生的又一重要物理現象。切削時做的功,可轉化為等量的熱。研究切削熱與切削溫度的意義 由于切削熱而引起的切削溫度的升高，會使工件、機床和刀具發生熱變形，從而降低零件的加工精度和表面質量，加劇刀具磨損，縮短刀具壽命，降低生產效率，增加加工成本 學習目的 通過對切削熱的來源、切削溫度的分布及影響因素進行研究，以便控制切削熱和切削溫度對切削過程的影響。 學習內容學習內容一、一、切削熱的來源切削熱的來源及傳出及傳出

2、二、二、切削區的溫度及其分布切削區的溫度及其分布三、三、影響切削溫度的主要因素影響切削溫度的主要因素1、切削熱來源所以，切削熱的來源就是切屑變形功和前、后刀面的摩擦功。3）工件與后刀面之間的摩擦耗功產生出大量的熱量。2）切屑與前刀面之間的摩擦耗功產生出大量的熱量。因此，切削時共有三個發熱區域剪切面切屑與前刀面接觸區后刀面與過渡表面接觸區一、切削熱的來源及傳出1）被切削的金屬在刀具的作用下，發生彈性和塑性變形而耗功，這是切削熱的一個重要來源。Q 單位時間內產生的切削熱（J/s）；Fc主切削力（N）；Vc切削速度（m/s）。注：該公式中忽略了進給運動所消耗的功率，且假定主運動所消耗的功全部轉化為熱

3、能。 根據切削理論，切削變形和摩擦而產生的熱量.在剪切面上的塑性變形產生的熱量最多。單位時間內產生的切削熱的計算公式當用硬質合金車刀切削的結構鋼時，切削力背吃刀量ap對切削熱的影響最大，速度次之，進給量最小。由此可見在切削用量三要素中2、切削熱的傳導 是通過切屑、刀具、工件和周圍介質傳出（空氣或切削液）。影響切削熱傳出的主要因素是工件和刀具材料的熱導率以及周圍介質的狀況。切削速度對切削熱傳散的影響：切削速度越高，由摩擦產生的熱量增多，但切屑帶走的熱量也增加，傳遞刀刀具中的熱量減少，傳遞到工件中的熱量更少。在高速切削中，切屑的溫度最高，工件和刀具的溫度較低，這有利于切削加工順利進行。 例如，在車

4、削鋼時，干切削，其傳熱比力為-50%86%,-1%。Q屑-40%10%，-9%3%，Q刀Q工Q介例如，在鉆削鋼時，其傳熱比力為-28%,-5%。Q屑-14.5%，-52.5%，Q刀Q工Q介 切削溫度的確定以及切削溫度在切屑工件刀具中分布可利用熱傳導和溫度場的理論計算確定，但常用的是通過試驗的方法來確定。 它是切削過程中產生的切削熱與切屑、工件、刀具和介質傳出的熱兩者綜合后使切削區形成的溫度在生產中，切削熱對切削過程的影響是通過切削溫度起作用的。切削區的平均溫度稱為切削溫度。二、二、切削區的溫度及其分布切削區的溫度及其分布測量切削溫度的方法熱電偶法輻射熱計法其它法紅外線干板法刀具工件材料熱電偶法

5、（自然熱電偶法） 插入刀具法 單車刀 雙車刀 熱電偶插入法（人工熱電偶法） 插入工件材料、切屑法 輻射溫度計法Pb電池法鍺光電二極管法紅外線膠片法熱敏顏料法熱敏電阻法量熱計法金屬組織觀察法1.切削溫度的測量方法2.切削溫度的分布 圖為利用人工熱電偶法測得刀具和工件上各點溫度數據。通過熱學理論計算得出的刀具、工件和切屑的兩維切削溫度分布。 刀具、工件和切屑中溫度分布規律1）刀屑面溫度最高且梯度大，主要是切削速度高，摩擦大，熱量不易傳散。2）切削區域的最高溫度點在前刀面上近切削刃處。離切削刃1mm處的最高 溫度約為900。該處壓力高，熱量集中。在后刀面上約 0.3mm處的最 高溫度約為700。3）

6、切屑帶走的熱量最多，它的平均溫度高于刀具、工件上的平均溫度。4）工件上最高溫度在近切削刃處，平均溫度較刀具上最高溫度低2030倍。切削溫度高低取決于兩個方面：產生的熱量和散熱速度。因而，凡是能影響產生的熱量和散熱速度的因素均會影響切削溫度的高低在切削時影響產生熱量和散熱速度的因素有： 產生的熱量少，散熱速度高，則切削溫度低；或者上述之一起主導作用，也會降低切削溫度。1.切削用量3.工件材料的力學與物理性能2.刀具幾何參數5.切削液4.刀具磨損三、三、影響切削溫度的主要因素影響切削溫度的主要因素1.切削用量的影響vfacp45. 035. 03 . 02 . 01 . 008. 0170140）

7、（高速鋼刀具的切削溫度實驗公式：硬質合金道具的切削溫度實驗公式vfacp41.026.015.005.0320 切削速度、進給量和背吃刀量增加，均會使切削溫度升高，但三者的影響程度不一樣： 切削速度的影響最大（v增大一倍，溫度升高32%），進給量次之（18%），背吃刀量的影響最?。?%）。1 1）因素：）因素：切削速度增加使摩擦熱增多；進給量增大，因切削變形增加較小，刀屑接觸面積增大，散熱條件改善，故切削溫度升高的較小；背吃刀量增加，使切削寬度增加，顯著增大了散熱面積。3 3）實際意義：）實際意義：2 2）原因：）原因：從降低切削溫度的角度出發，切削用量的選擇原則：為提高切削效率，應優先選用較

8、大的背吃刀量，其次增加進給量，最后確定刀具和機床性能允許的最大切削速度。2.刀具幾何參數的影響對切削溫度影響較為明顯的刀具幾何參數有：1）前角2）主偏角3）刀尖圓弧半徑前角0增大，使切屑變形程度減小，產生的切削熱減少，因而切削溫度下降。但前角大于1820時，對切削溫度的影響減小，這是因為契角變小使散熱體積減小的緣故。1）前角的影響規律2）主偏角的影響規律 若減小主偏角，則刀尖角和切削刃工作長度加大，切削面積增大，散熱條件較好，故切削溫度較低；隨刃偏角r的增大，切削刃工作長度縮短，同時刀尖角減小，散熱面積減小，溫度逐漸升高，約為75時切削溫度最高。但隨刃偏角的增大，切削厚度增大，切削變形和摩擦減

9、小，故切削溫度降低。3）刀尖圓弧半徑的影響規律 負倒棱及刀尖圓弧半徑的增大，使切屑變形程度增大產生的切削熱增加，但同時也使散熱條件改善，兩者趨于平衡。因而負倒棱和刀尖圓弧半徑對切削溫度影響很小。3.工件材料的影響 工件材料的強度（包括硬度）和導熱系數對切削溫度的影響是很大的。由理論分析知，單位切削力是影響切削溫度的重要因素，而工件材料的強度（包括硬度）直接決定了單位切削力，所以工件材料強度（包括硬度）增大時，產生的切削熱增多，切削溫度升高。工件材料的導熱系數則直接影響切削熱的導出。 由圖可知，不銹鋼1Crl8Ni9Ti和高溫合金GHl31不但導熱系數低，而且在切削的高溫下仍具有較高的強度和硬度.所以切削這類材料時切削溫度很高。必須盡可能選用導熱性和耐熱性都較好的刀具材料，并加注切削液冷卻。HT20一40屬脆性材料，切削時金屬變形小，切屑呈崩碎狀，與前刀面摩擦小，產生切削熱少，故切削溫度一般較切削鋼料時低。4.刀具磨損的影響在后刀面的磨損值達到一定數值后，對切削溫度的影響增大；切削速度愈高