刀具課件第5章

1、1第5章切削熱與切削溫度切削熱與切削溫度切削過程中所消耗的功絕大部分都轉(zhuǎn)變?yōu)榍邢鳠?，由它產(chǎn)生的切削溫度將引起金屬材料的物理力學性能發(fā)生變化，從而影響切削過程本身。尤為重要的是切削溫度對刀具磨損、工件加工精度和表面質(zhì)量具有明顯的影響作用。因此，研究切削熱和切削溫度的變化規(guī)律，是研究金屬切削過程的一個重要方面。5.1切削熱的產(chǎn)生和傳出切削熱的產(chǎn)生和傳出5.1.1切削熱的產(chǎn)生切削熱的產(chǎn)生金屬切削過程中，金屬彈性形變的能量以應(yīng)變能形式儲存在變形

2、體中，這部分能量沒有消耗，且所占的比例很小（約占1％～2％）可以忽略不計。金屬塑性變形的能量全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏⒁?。在金屬切削過程中工件上的三個塑性變形區(qū)，每個塑性變形區(qū)都是一個熱源。因此，切削時共有三個熱源，如圖51所示。圖51切削熱的來源與傳導(dǎo)這三個熱源產(chǎn)生熱量的比例與工件材料、切削條件等有關(guān)。加工塑性材料（鋼料），在切削厚度較大、主后面磨損不大時，第三變形區(qū)產(chǎn)生的熱量比例很小，第一變形區(qū)產(chǎn)生的熱量比例最大。如圖52所示為三個變形區(qū)產(chǎn)

3、生熱量的比例關(guān)系。由圖可知，第一變形區(qū)和第三變形區(qū)產(chǎn)生的熱量隨切削厚度的增大而增加。當切削厚度大于0.4mm時，第一變形區(qū)產(chǎn)生的熱量約占60％～80％。而當切削厚度很小時，由于嚴重的擠壓作用，第三變形區(qū)所產(chǎn)生的熱量則占相當大的比重。當加工灰鑄鐵等脆性材料時，因形成崩碎切屑，刀具與切屑接觸長度很小，故第二變形區(qū)產(chǎn)生的熱量比重下降，而第三變形區(qū)產(chǎn)生熱量的比重相應(yīng)增加。圖52三個變形區(qū)產(chǎn)生熱量的比例3圖53利用自然熱電偶法測量切削溫度的裝置示

4、意圖1—工件；2—車刀；3—車床主軸尾部；4—銅銷；5—鋼頂尖；6—毫伏計自然熱電偶法測量切削溫度的不足之處是此法不能測量切削區(qū)各部分的溫度分布，且無法找到最高溫度的位置，對非導(dǎo)體刀具材料（如陶瓷等）無法使用。2.人工熱電偶法人工熱電偶法人工熱電偶是兩種預(yù)先經(jīng)過標定的金屬絲組成的熱電偶。熱電偶的熱端固定在刀具或工件上預(yù)定要測量溫度的位置上，冷端通過導(dǎo)線串接在電位差計、毫伏表等完成其他顯示和記錄的儀器上。根據(jù)記錄的熱電勢值可以在相應(yīng)的標定

5、曲線上查得測定點的溫度值。如圖54（a）所示為測量刀具前面某點的溫度示意圖。如圖54（b）所示為測量工件加工面中某點的溫度示意圖。（a）測量刀具前面某點的溫度示意圖（b）測量工件加工面某點的溫度示意圖圖54用人工熱電偶法測量刀具和工件溫度為了正確反映切削過程的真實溫度變化，要求放置人工熱電偶金屬絲的小孔直徑越小越好。作為熱電偶的金屬絲應(yīng)與工件（刀具）絕緣。改變小孔的位置，并利用傳熱學原理和有關(guān)公式進行推算，可求得工件（刀具）的溫度分布。