1、12 切削過程變形和摩擦所消耗功，絕大部分轉變為切削熱切削熱由切屑、工件、刀具和周圍介質（切削液、空氣)等傳散出去工件切屑刀具圖3-19 切削熱的來源與傳出 主要來源 QA=QD+QFF+QFR （3-12）cccvFPq（3-11）式中，QD , QFF , QFR分別為切削層變形、前刀面摩擦、后刀面摩擦產生的熱量3 切削塑性金屬時切削熱主要由剪切區變形熱和前刀面摩擦熱形成； 切削脆性金屬時則后刀面摩擦熱占的比例較多。 切削熱傳至各部分比例： 一般情況是切屑帶走的熱量多。由于第、變形區塑性變形、摩擦產生熱及其傳導的影響，致使刀具中次之，工件中熱量最少。例如切削鋼不加切削液時，它們之間傳熱比例

2、為： Qch 50%86%； Qc 40%10%； Qw 9%3%； Qf 1%4 切削溫度切削溫度 切削溫度一般指切屑與前面接觸區域的平均溫度。切削溫度一般指切屑與前面接觸區域的平均溫度。 zyxcpC vfa 5 2.1.3.2 2.1.3.2 切削溫度切削溫度 切削熱是通過切削溫度而對工件與刀具產生作用的。切削區域處溫度的高低，決定于該處切削熱的多少和散熱的快慢。 通過推算和測定，在切屑中平均溫度最高。切削區域內溫度最高點是在前刀面上近刀刃處，例如在切削低碳鋼時，若切削速度vc = 200m/min、進給量f = 0.25mm/r、離切削刃1mm處，溫度可達到1000，它比切屑中平均溫度

3、高22.5倍，比工件中平均溫度約高20倍。該點最高溫度形成的原因，一方面受剪切區變形熱的切屑連續摩擦產生的熱影響有關；另一方面因熱量集中不易散走所致。 因此， 研究切削溫度應該設法控制刀具上最高溫度。 6TJ University 切削塑性材料 前刀面靠近刀尖處溫度最高。 切削脆性材料 后刀面靠近刀尖處溫度最高。750刀具圖3-20 二維切削中的溫度分布 工件材料：低碳易切鋼； 刀具：o=30，o=7； 切削用量：ap=0.6mm， vc =0.38m/s； 切削條件：干切削， 預熱611C7（1）切削溫度計算 通過切削區域產生的變形功、摩擦功和熱傳導，可以近似推算出切削溫度值。 以計算切削區

4、域平均溫度為例： 切削溫度是由切削時消耗總功形成的熱量引起的。單位時間內產生的熱 q 等于消耗的切削功率Pm，即： 式中 Fz主切削力（N）； vc切削速度（m/min ）。WFqcz608 由熱量q引起的溫度升高量與材料的密度、比熱c有關，其關系式： 式中 p單位切削力（N/m2）； c比熱容（J/kgK）； 密度（kg/m3）。cpbhcFDDccz.9影響切削溫度的主要因素影響切削溫度的主要因素(1)(1)工件材料的硬度和強度越高，切削時所消耗的功就越工件材料的硬度和強度越高，切削時所消耗的功就越多，產生的切削熱也多，切削溫度就越高。多，產生的切削熱也多，切削溫度就越高。 (2)(2)合

5、金結構鋼的強度普遍高于合金結構鋼的強度普遍高于4545鋼，而導熱系數又一般鋼，而導熱系數又一般均低于均低于4545鋼。所以切削合金結構鋼時的切削溫度一般鋼。所以切削合金結構鋼時的切削溫度一般均高于切削均高于切削4545鋼時的切削溫度鋼時的切削溫度 q 工件材料對切削溫度的影響 10影響切削溫度的主要因素影響切削溫度的主要因素(3)(3)不銹鋼不銹鋼lCrl8Ni9TilCrl8Ni9Ti和高溫合金和高溫合金GHl3lGHl3l不但導熱系數低，不但導熱系數低，而且在高溫下仍能保持較高的強度和硬度。所以切削而且在高溫下仍能保持較高的強度和硬度。所以切削這種類型的材料時，切削溫度比切削其他材料要高得

6、這種類型的材料時，切削溫度比切削其他材料要高得多。多。 (4)(4)脆性金屬的抗拉強度和延伸率都較小，切削過程中切脆性金屬的抗拉強度和延伸率都較小，切削過程中切削區的塑性變形很小，切屑呈崩碎狀或脆性帶狀，與削區的塑性變形很小，切屑呈崩碎狀或脆性帶狀，與前刀面的摩擦也較小，所以產生的切削熱較少，切削前刀面的摩擦也較小，所以產生的切削熱較少，切削溫度一般比切削鋼料時低。溫度一般比切削鋼料時低。 q 工件材料對切削溫度的影響 11q 切削用量的影響 式中 用自然熱電偶法測出的前刀面接觸區的平均溫度(C)； C 與工件、刀具材料和其它切削參數有關的切削溫度系數； Z、Y、X vc、f、ap 的指數。

7、經驗公式ZyxcpC vfa （3-12）刀具材料加工方法高速鋼車削1401700.350.450.20.30.080.10銑削80鉆削150硬質合金車削320f (mm/r)0.10.410.150.050.20.310.30.26表3-2 切削溫度的系數及指數12（1 1）切削速度對切削溫度有顯著的影響。實驗證明，隨）切削速度對切削溫度有顯著的影響。實驗證明，隨著切削速度的提高，切削溫度將明顯上升。著切削速度的提高，切削溫度將明顯上升。 （2 2）進給量）進給量f f對切削溫度也有一定的影響。隨著進給量的對切削溫度也有一定的影響。隨著進給量的增大，單位時間內的金屬切除量增多，切削過程產生增

8、大，單位時間內的金屬切除量增多，切削過程產生的切削熱也增多，使切削溫度上升。但切削溫度隨進的切削熱也增多，使切削溫度上升。但切削溫度隨進給量增大而升高的幅度不如切削速度那樣顯著。給量增大而升高的幅度不如切削速度那樣顯著。（3 3）切削深度）切削深度a ap p對切削溫度的影響很小。因為切削深度對切削溫度的影響很小。因為切削深度a ap p增大以后，切削區產生的熱量雖然成正比例地增多，增大以后，切削區產生的熱量雖然成正比例地增多，但因改善了散熱條件，所以切削溫度的升高并不明顯。但因改善了散熱條件，所以切削溫度的升高并不明顯。切削用量對切削溫度的影響切削用量對切削溫度的影響13 切削用量對切削溫度

9、影響規律是：切削用量對切削溫度影響規律是： 切削用量ap、f 和vc增大，切削溫度增加，其中切削速度vc對切削溫度影響最大，進給量f 次之，切削深度ap影響最小，從影響指數 zyx中也可以反映出該規律。 當切削用量ap、f和vc增大時，變形和摩擦加劇，切削功增大，故切削溫度升高。但背吃刀量ap增大后，切屑與刀具接觸面積以相同比例增大，散熱條件顯著改善；進給量f 增大，切屑與前刀面接觸長度增加，散熱條件有所改善；切削速度增高，雖切削力減少，但切屑與前刀面接觸長度減短，故散熱較差。 切削用量對切削溫度的影響，就是由生熱與散熱兩方面作用的結果。由此可見，在金屬切除率相同的條件下，為了減少切削溫度影響

10、，防止刀具迅速磨損，保持刀具耐用度，增大切削深度ap或給進量f 比增大切削速度vc更有利。14q 刀具幾何參數的影響 q 工件材料的影響 vc（m/min）圖3-21 切削速度、工件材料對切削溫度的影響1GH131 21Cr18Ni9Ti 345鋼(正火) 4HT200刀具材料：YT15；YG8刀具幾何參數：o=15，o=68，r=75，1= -10，s=0，b=0.1mm，r=0.2mm切削用量：ap=3mm，f=0.1mm/r（）103050709011013040060080010001243q 刀具磨損的影響 q 冷卻液的影響 15圖3-31 Salomon切削溫度與切削速度曲線切削適

11、應區軟鋁切削速度v/(m/min)切削不適應區0 600 1200 1800 2400 3000青銅鑄鐵鋼硬質合金980高速鋼650碳素工具鋼450Stelite合金8501600 1200800400切削溫度/切削適應區非鐵金屬16 刀具幾何參數對切削溫度的影響p 1 1前角前角：前角：前角。的數值直接影響切削過程中的變形。的數值直接影響切削過程中的變形和摩擦，所以它對切削溫度有明顯的影響。前角大，產和摩擦，所以它對切削溫度有明顯的影響。前角大，產生的切削熱少，切削溫度低；前角小，切削溫度高。生的切削熱少，切削溫度低；前角小，切削溫度高。 p 2 2主偏角主偏角：隨著主偏角的增大，切削溫度將

12、逐漸升高。：隨著主偏角的增大，切削溫度將逐漸升高。p 3 3負倒棱負倒棱：負倒棱寬度：負倒棱寬度b b11在在(0(02)f2)f范圍內變化，基范圍內變化，基本上不影響切削溫度。本上不影響切削溫度。p 4 4刀尖圓弧半徑：刀尖圓弧半徑：刀尖圓弧半徑刀尖圓弧半徑rr在在0 01.5mm1.5mm范圍內范圍內變化，基本上不影響平均切削溫度。變化，基本上不影響平均切削溫度。 17前角對切削溫度的影響前角對切削溫度的影響主偏角對切削溫度的影響主偏角對切削溫度的影響 18 刀具磨損后切削刃變鈍，刃區前方的擠壓刀具磨損后切削刃變鈍，刃區前方的擠壓作用增大，使切削區金屬的塑性變形增加；同作用增大，使切削區金

13、屬的塑性變形增加；同時，磨損后的刀具后角變成零度，使工件與后時，磨損后的刀具后角變成零度，使工件與后刀面的摩擦加大，兩者均使產生的切削熱增多。刀面的摩擦加大，兩者均使產生的切削熱增多。所以，刀具的磨損是影響切削溫度的重要因素。所以，刀具的磨損是影響切削溫度的重要因素。 刀具磨損對切削溫度的影響 19四、切削溫度對切削變形的影響 對工件尺寸精度的影響：由于工件受熱膨脹，冷卻對工件尺寸精度的影響：由于工件受熱膨脹，冷卻后尺寸變小，切削時產生的熱直接影響加工精度。后尺寸變小，切削時產生的熱直接影響加工精度。 對刀具材料的影響：對于硬質合金，適當提高溫度對刀具材料的影響：對于硬質合金，適當提高溫度可提

14、高韌性，提高刀具耐用度?？商岣唔g性，提高刀具耐用度。20 通過理論計算或利用測量的方法可確定切削溫度在切屑、刀具和工件中的分布。 測量切削溫度的方法有熱電偶法、熱輻射法、涂色法和紅外線法等。其中熱電偶法測溫雖較近似，但裝置簡單、測量方便，是較為常用的測溫方法。 自然熱電偶法 自然熱電偶法主要是用于測定切削區域的平均溫度。所示的測溫裝置示意圖，是利用刀具在切削工件時組成閉合電路測溫的。刀具引出端用導線接入毫伏計一級上；工件引出端用導線再通過起電刷作用的頂尖接入毫伏計另一極上。應使刀具與工件引出端處于室溫，并使刀具、工件分別與機床絕緣。切削時，刀具與工件接觸區產生高溫（熱端），與刀具、工件各自引出

15、端的室溫（冷端）差別而形成溫差電勢；此外，還由于接觸21工件和刀具材料不同，組成熱電偶兩極，切削時刀具與工件接觸處的高溫產生溫差電勢，通過電位差計測得切削區的平均溫度。利用紅外輻射原理，借助熱敏感元件，測量切削區溫度。可測量切削區側面溫度場。 用不同材料、相互絕緣金屬絲作熱電偶兩極（圖3-22）。mV圖3-22 人工熱電偶工件刀具金屬絲小孔 可測量刀具或工件指定點溫度，可測最高溫度及溫度分布場。22 2324區刀具與工件材料不同而形成接觸電勢。上述電勢值的和可用接入的毫伏計測出。 切削溫度越高，電勢值越大。它們之間的對應關系，可通過切削溫度標定得到。 人工熱電偶法 人工熱電偶法是用于測量刀具、切屑和工件上指定點的溫度，用它可求得溫度分布場和最高溫度的位置。 如圖示，在刀具被測點位置處作出一個小孔（0.5mm），孔中插入一對標準熱電偶，它們與孔壁之間相互保持絕