切削热及影响切削温度的主要因素.

第一章 金属切削基础1.基本知识：①工件上的加工表面：3个不断变化着的表面 (1) 待加工表面。

工件上行将被切除的表面。

(2) 已加工表面。

工件上经刀具切削后产生的新表面。

(3) 过渡表面。

工件上由切削刃正在切削着的表面，位于待加 工表面和已加工表面之间，也称作加工表面或切削表面。

②切削运动：直接完成切除加工余量任务，形成所需零件表面的运动包括主运动和进给运动（合成切削运动）主运动及进给运动：可能是连续，也可能是间歇的；可能是直线运动，也可能是回转运动；可由刀具和工件分别完成(如车削和刨削)，也可由刀具单独完成(如钻孔)，但很少由工件单独完成；可以同时进行(如车削、钻削)，也可以交替进行(如刨平面、插键槽)；③切削用量：切削用量用来定量描述主运动、进给运动和投入切削的加工余量（切削层）厚度。

切削速度：刀刃上选定点的主运动的线速度 单位：m/s 或m/min当主运动为旋转运动时，可按右式计算 切削刃上各点的切削速度是不同的进给量：主运动的每一转或每一行程，刀具和工件沿进给运动方向的相对位移量称。

znf fn v Z f ==背吃刀量：工件上已加工表面和待加工表面间的距离切削用量三要素：切削速度；进给量；背吃刀量2.金属切削刀具的几何参数①刀具切削部分的结构要素：刀具组成：夹持部分（刀柄）；切削部分（刀头） 切削部分组成：三面、两刃、一尖②切削平面切削角度分析：参考PPT1000dnv π=第二章金属切削的基本规律及其应用1.切屑的种类及其变化①分类：带状切屑；底面光滑，背面呈毛茸状挤裂切屑；底面光滑有裂纹，背面呈锯齿状节状切屑；底面已不光滑，呈粒状金属块的堆砌崩碎切屑：不规则块状颗粒②影响切屑形状的因素：工件材料、切削速度、进给量、刀具角度③切屑形状对加工过程的影响：切削过程平稳性、表面质量④切屑控制：卷曲和折断2.切削层金属的变形①三个变形区②变形程度的表示：变形系数；剪切角；剪应变变形系数PS：能表示变形程度的参数：切屑形态（方便、定性）；剪切角（定量）；变形系数（纯挤压，易测）；剪应变（纯剪切，较合理，忽略挤压）③刀—屑接触区的变形与摩擦第二变形区特征:切屑底层晶粒纤维化,流速减慢,甚至滞留。

切削力对切削温度的影响切削力是切削加工过程中的一项重要参数，它直接影响到切削温度的变化。

切削温度是指切削加工中产生的热量在刀具和工件之间的传递和分布情况，是判断切削加工质量和工具寿命的重要指标之一。

切削力的大小与切削温度之间存在着密切的关系，接下来将详细探讨切削力对切削温度的影响。

切削力的大小直接影响着切削温度的变化趋势。

在切削过程中，切削力会引起刀具与工件之间的摩擦，从而产生摩擦热。

当切削力较小时，摩擦热的产生相对较少，切削温度也相对较低。

但是当切削力增大时，摩擦热的产生也相应增多，切削温度也会随之升高。

因此，可以说切削力的大小直接决定了切削温度的高低。

切削力的方向和大小也影响着切削温度的分布情况。

在切削加工中，切削力的方向和大小会直接影响切削区域的温度分布。

正常切削时，切削力的方向与切削速度和刀具磨损方向一致，此时切削温度分布较为均匀。

但是当切削力的方向与切削速度和刀具磨损方向相反时，会导致切削区域的温度不均匀，出现高温区和低温区的现象。

这是因为切削力的反向作用会影响到切削界面的摩擦热传递，从而使切削温度分布发生变化。

切削力的大小还会对刀具的寿命和切削加工质量产生影响。

切削温度的升高会加剧切削界面的磨损和刀具的热膨胀，从而缩短刀具的使用寿命。

当切削力较大时，摩擦热的产生也相应增多，切削温度会显著升高，从而加剧刀具的磨损和热膨胀，导致刀具寿命缩短。

同时，切削温度的升高也会对切削加工质量产生不利影响，如切削面的烧伤、变色等现象会增加。

切削力的大小与切削温度的关系还与切削材料和切削条件等因素有关。

不同材料的切削特性不同，切削力与切削温度的关系也会有所差异。

一般来说，切削硬度较高的材料，其切削力较大，切削温度也相应较高。

另外，切削条件的不同也会对切削力和切削温度产生影响。

例如，切削速度的增加会使切削力和切削温度均增大；而切削深度的增加会使切削力增大，切削温度也相应增高。

切削力对切削温度具有重要影响。

第一章 金属切削基本知识习题与思考题1-1 何谓金属切削加工？切削加工必须具备什么条件？ 1-2 形成发生线的方法有哪几种？各需要几个成形运动？ 1-3 何为简单成形运动和复合成形运动？各有何特点？ 1-4 切削加工由哪些运动组成？它们各有什么作用？1-5 什么是主运动？什么是进给运动？各有何特点？分别指出车削圆柱面、铣削平面、磨外圆、钻孔时的主运动和进给运动。

1-6 什么是切削用量三要素？在外圆车削中，它们与切削层参数有什么关系? 1-7 车刀正交平面参考系由哪些平面组成？各参考平面是如何定义的？ 1-8 刀具的基本角度有哪些？它们是如何定义的？角度正负是如何规定的？1-9 用高速钢钻头在铸铁件上钻φ3与φ30的孔，切削速度为30m/min 。

试问钻头转速是否一样？各为多少？1-10 工件转速固定，车刀由外向轴心进给时，车端面的切削速度是否有变化？若有变化，是怎样变化的？1-11 切削层参数包括哪几个参数？ 1-12 切削方式有哪几种？1-1345º弯头车刀在车外圆和端面时，其主、副刀刃和主、副偏角是否发生变化？为什么？如图1-22所示，用弯头刀车端面时，试指出车刀的主切削刃、副切削刃、刀尖以及切削时的背吃刀量、进给量、切削宽度和切削厚度。

1-14试绘出外圆车刀切削部分工作图。

已知刀具几何角度为： 90=rκ， 10'=r κ，15=o γ， 8'==o o αα， 5+=s λ。

1-15 试述刀具的标注角度与工作角度的区别。

为什么横向切削时，进给量不能过大？ 1-16 影响刀具工作角度的主要因素有哪些?1-17在CA6140机床上车削直径为80mm ，长度180mm 的45钢棒料，选用的切削用量为a p =4mm ；f =0.5mm/r ；n =240r/min 。

试求：①切削速度；②如果kr =45º, 计算切削层公称宽度b D 、切削层公称厚度h D 、切削层公称横截面积A D 。

填空选择题：1．刀具后角是指后刀面与切削平面间的夹角。

2．精车铸铁时应选用（YG3、）；粗车钢时，应选用（YT5、）。

3．当进给量增加时，切削力（增加），切削温度（增加）。

4．粗磨时，应选择（软、）砂轮，精磨时应选择（紧密、）组织砂轮。

5．合理的刀具耐用度包括Tc经济耐用度与Tp 最高成本耐用度两种。

6．转位车刀的切削性能比焊接车刀（好，），粗加工孔时，应选择（、麻花钻）刀具。

7．机床型号由字母与数字按一定规律排列组成，其中符号C代表（车床、）。

8．滚斜齿与滚直齿的区别在于多了一条（、附加运动）传动链。

滚齿时，刀具与工件之间的相对运动称（成形运动、）。

9．进行精加工时，应选择（，切削油），为改善切削加工性，对高碳钢材料应进行（退火，）处理。

10．定位基准与工序基准不一致引起的定位误差称（基准不重合、）误差，工件以平面定位时，可以不考虑（、基准位置）误差。

11．机床制造误差是属于（系统、）误差，一般工艺能力系数C p应不低于（二级、）。

12．在常用三种夹紧机构中，增力特性最好的是螺旋机构，动作最快的是圆偏心机构。

13．一个浮动支承可以消除（1、）个自由度，一个长的v型块可消除（4，）个自由度。

14．工艺过程是指在生产过程中凡是改变生产对象的形状、尺寸、位置和性质等使其成为成品或半成品的过程。

1.15．工序是指是一个或一组工人在一台机床（或一个工作地），对同一工件（或同时对几个）所连续完成的工艺过程。

16．剪切角增大，表明切削变形（，减少）；当切削速度提高时，切削变形（，减少）。

17．当高速切削时，宜选用（，硬质合金）刀具；粗车钢时，应选用（YT5、）。

18．不经修配与调整即能达到装配精度的方法称为（互换法、）。

19．当主偏角增大时，刀具耐用度（，减少），当切削温度提高时，耐用度（、减少）。

20．在四种车刀中，转位车刀的切削性能（最好，）；粗磨时应选择（，软）砂轮。

21．机床的基本参数包括尺寸，运动，动力。

机械制造技术基础(第2版)第二章课后习题答案编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（机械制造技术基础(第2版)第二章课后习题答案）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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《机械制造技术基础》部分习题参考解答第二章 金属切削过程2-1 什么是切削用量三要素？在外圆车削中，它们与切削层参数有什么关系？ 答：切削用量三要素是指切削速度v 、进给量f 、背吃刀量a p （切削深度)。

在外圆车削中,它们与切削层参数的关系是:2—2 确定外圆车刀切削部分几何形状最少需要几个基本角度？试画图标出这些基本角度。

答：确定外圆车刀切削部分几何形状最少需要7个基本角度：前角、后角、主偏角、副偏角、副前角、副后角和刃倾角，这些基本角度如下图所示(其中副前角、副后角不做要求）。

2—3 试述刀具标注角度和工作角度的区别。

为什么车刀作横向切削时,进给量取值不能过大？答：刀具标注角度是在静态情况下在刀具标注角度参考系中测得的角度;而刀具工作角度是在刀具工作角度参考系中（考虑了刀具安装误差和进给运动影响等因素）确定的刀具角度。

车刀作横向切削时,进给量取值过大会使切削速度、基面变化过大，导致刀具实际工作前角和工作后角变化过大，可能会使刀具工作后角变为负值，不能正常切削加工（P23).2—4 刀具切削部分的材料必须具备哪些基本性能?答：（P24）(1） 高的硬度和耐磨性;（2) 足够的强度和韧性；(3） 高耐热s i n /s i n D rD p rD ph f b a A f a κκ===切削层公称厚度： 切削层公称宽度： 切削层公称横截面积：性；(4) 良好的导热性和耐热冲击性能;(5）良好的工艺性.2—5 常用的硬质合金有哪几类？如何选用?答：(P26）常用的硬质合金有三类：P类（我国钨钴钛类YT)，主要用于切削钢等长屑材料;K类(我国钨钴类YG），主要用于切削铸铁、有色金属等材料；M类（我国通用类YW），可以加工铸铁、有色金属和钢及难加工材料。

机械制造技术习题第一章金属切削加工的基本知识1-1，切削加工由哪些运动组成？它们各有什么作用？析：切削加工由主运动和进给运动组成。

主运动是直接切除工件上的切削层，使之转变为切削，从而形成工件新包表面。

进给运动是不断的把切削层投入切削，以逐渐切除整个工件表面的运动。

1-2，何为切削用量?简述切削用量的选择原则。

析：切削用量是切削时各运动参数的总称，包括切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）。

与某一工序的切削用量有密切关系的刀具寿命，一般分为该工序单件成本最低的经济寿命和最大生产率寿命两类。

原则：一般是提高刀具耐用度的原则，并且保证加工质量。

粗加工时，大的切削深度、进给，低的切削速度；精加工时，高的切削速度，小的切削深度、进给。

1-3,常见的切削类型有几种？其形成条件及加工的影响是什么？析：切削加工就是指用切削工具（包括刀具、磨具和磨料）把坯料或工件上多余的材料层切去成为切屑，使工件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的加工方法。

楼主想要了解的是不是切削加工的分类金属材料的切削加工有许多分类方法。

常见的有以下3种。

按工艺特征区分切削加工的工艺特征决定于切削工具的结构以及切削工具与工件的相对运动形式。

按工艺特征，切削加工一般可分为：车削、铣削、钻削、镗削、铰削、刨削、插削、拉削、锯切、磨削、研磨、珩磨、超精加工、抛光、齿轮加工、蜗轮加工、螺纹加工、超精密加工、钳工和刮削等。

按切除率和精度分可分为：①粗加工：用大的切削深度，经一次或少数几次走刀从工件上切去大部分或全部加工余量，如粗车、粗刨、粗铣、钻削和锯切等，粗加工加工效率高而加工精度较低，一般用作预先加工，有时也可作最终加工。

②半精加工：一般作为粗加工与精加工之间的中间工序，但对工件上精度和表面粗糙度要求不高的部位，也可以作为最终加工。

③精加工：用精细切削的方式使加工表面达到较高的精度和表面质量，如精车、精刨、精铰、精磨等。

精加工一般是最终加工。

④精整加工：在精加工后进行，其目的是为了获得更小的表面粗糙度，并稍微提高精度。

切削过程中切削热的影响及分析摘要切削金属时，由于切屑剪切变形所作的功和刀具前面、后面摩擦所作的功都转变为热，这种热叫切削热。

使用切削液时，刀具、工件和切屑上的切削热主要由切削液带走；不用切削液时，切削热主要由切屑、工件和刀具带走或传出，其中切屑带走的热量最大，传向刀具的热量虽小，但前面和后面上的温度却影响着切削过程和刀具的磨损情况，所以了解切削温度的变化规律是十分必要的。

关键词：切削热;切削温度;测量方法;热量分布；影响因素目录1切削热的产生 (1)2切削热的测量 (2)2.1.热电偶法 (2)2.2自然热电偶法 (5)2.3人工热电偶法 (5)2.4半人工热电偶法 (5)2.5等效热电偶法 (6)2.6.切屑颜色与切削温度的关系 (6)2.7光热辐射法 (7)2.8其他因素 (8)3切削热的影响因素 (8)3.1、切削用量的影响 (8)3.2、刀具几何参数的影响 (9)3.3、刀具磨损的影响 (11)3.4、切削液的影响 (11)3.5工件材料 (11)3.6其他因素 (11)4切削热的分布 (12)5对工件的影响 (13)6 解决措施 (13)7 切削热的利用 (14)结论 (17)致谢 (18)参考文献 (19)1切削热的产生切削热被切削的金属在刀具的作用下，发生弹性和塑性变形而耗功，这是切削热的一个重要来源。

此外，切屑与前刀面、工件与后刀面之间的摩擦也要耗功，也产生出大量的热量。

因此，切削时共有三个发热区域，即剪切面、切屑与前刀面接触区、后刀面与过渡表面接触区，如图示，三个发热区与三个变形区相对应。

所以，切削热的来源就是切屑变形功和前、后刀面的摩擦功。

切削塑性材料时，变形和摩擦都比较大，所以发热较多。

切削速度提高时，因切屑的变形减小，所以塑性变形产生的热量百分比降低，而摩擦产生的热量百分比增高。

切削脆性材料时，后刀面上摩擦产生的热量在切削热中所占的百分比增大。

切削热来源于三个变形区切屑变形功刀具切屑间摩擦功刀具工件间摩擦功切削热产生比例Q=Qs+Qγ+Qα 根据切削条件：切塑性金属时切屑为带状切屑，塑性变形和前刀面的摩擦比较厉害，切屑为带状切屑，塑性变形和前刀面的摩擦比较厉害， Qs+QX占主导切脆性金属时切屑为崩碎切屑，后刀面摩擦占百分比↑，所以Q 切屑为崩碎切屑，后刀面摩擦占百分比↑，所以Qα占主导速度较高时切屑的变形↓，塑性变形产生的热百分比↓ 摩擦热占切屑的变形↓，塑性变形产生的热百分比↓，摩擦热占百分比↑ 百分比↑ ，Qγ+Qα占主导速度较低时切屑的变形↑ 塑性变形Q 切屑的变形↑，塑性变形Qs占主导2切削热的测量尽管切削热是切削温度上升的根源，但直接影响切削过程的却是切削温度，切削温度一般指前刀面与切屑接触区域的平均温度。

机械制造技术复习题课题二机械加工方法与装备一、填空1．金属切削加工是用刀具从毛坯上切除多余材料，使零件的尺寸、形状和相对位置等方面符合图纸的要求。

2．切削运动按其作用不同，可分主运动运动和进给运动。

3．后角α是后刀面与切削平面之夹角；车削时影响径向分力的是主偏角。

4．切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量。

5．车刀所切下的金属层称切削层，切削层的参数有公称宽度、公称厚度、公称横载面积。

6．目前最常用的刀具的材料是高速钢和硬质合金。

7．车削时切削力常分解到三个相互垂直的方向上：主切削力与主切削刃上某点的切削速度方向一致；与工件轴线平行的为进给力;与工件半径方向一致的是背向力. 8．在切削速度不高而又能形成连续性切屑的情况下，加工一般钢料或其他塑性材料时，常在前刀面切削处粘处一块剖面呈三角形的硬块，称为积屑瘤。

9．切屑形成过程,是被切削层金属在刀具切削刃和前刀面作用下，经受挤压而产生剪切滑移的过程。

10．切屑形态有四种类型：带状切屑、节状切屑、粒状切屑和崩碎切屑 .二、判断题1．计算车外圆的切削速度时,应按照待加工表面直径和已加工表面直径的平均值来计算. （×）2．刀具的前角越大，切削越轻快，产生热量少，所以切削温度较低。

( √）3．用中等速度切削脆性材料时容易产生积屑留。

（×）4．车削细长轴类零件外圆时，最好采用主偏角为90°的车刀。

（√）5．刀具的主偏角和副偏角选得适当小些，可以减小表面粗糙度。

（√）6．刀具后角的大小，可以根据加工情况不同而有所选择，可大些,可小些,也可为负值。

(×）7．高速钢的工艺性比硬质合金好，所以用于制造各种复杂刀具. （√）8．硬质合金的硬度和耐磨性比高速钢好，所以在相同条件下，它的前角比高速钢刀具选得大些。

（×）9．切屑的种类是由工件的材料决定的,无法改变。

（×)10．节状切屑的形成过程是最典型的切屑过程，形成的表面质量也最好。

机械制造技术基础简答题个人总结机械制造技术基础简答题个人总结《●切削变形的影响因素》1工件材料2刀具前角3切削速度4切削层公称厚度《●切削层的变形》第一变形区:从始滑移线开始发生塑性变形，到终滑移线晶粒的剪切滑移基本完成.第二变形区：切屑延刀具前面排出时，进一步受到前面的挤压和摩擦，使靠近前面的金属纤维化，其方向基本上和前面相平行。

第三变形区：已加工表面受到切削刃钝圆部分与刀具后面的挤压和摩擦，产生变形和回弹，造成纤维化与加工硬化。

《●切削力的来源》1、切削层金属、切屑和工序表面层金属的弹性变形、塑性变形产生的抗力2、刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力。

《●切削力的作用》1主切削力Fc切削合力在主运动方向的分力，又称切向力，其垂直于基面，与切削速度方向一致，是计算机床主运动机构强度与刀杆、刀片强度以及设计机床、选择切削用量的主要依据2背向力Fp切削合力在垂直于工作平面上的分力，又称径向力，作用在基面内，与进给方向垂直，其与主切削力的合力会使工件发生弯曲变形或引起振动，进而影响工件的加工精度和表面粗糙度3进给力Ff切削合力在进给方向上的分力，又称轴向力。

其作用在进给机构上，是校验进给机构强度的主要依据。

《●影响切削力的因素》1工件材料影响2切削用量的影响（！）背吃刀量ap和进给量f{增大增大}（2）切削速度v{大小}3刀具几何参数（1）前角增大，切削力下降（2）主偏角增大，背向力减小，进给力增大（3）刃倾角背向力减小，进给力增大4刀具磨损{大大}5切削液润滑作用强，可减小切削力6刀具材料《●外联系传动链》：外联系传动链联系的是动力源与机床执行件，并使执行件得到预定速度的运动，且传递一定的动力，此外，不要求动力源与执行件之间有严格的传动比关系，而是仅仅把运动和动力从动力源传送到执行件上去。

《●内联系传动链》它是联系构成符合运动的各个分运动执行件的传动链。

传动链所联系的执行件之间的相对运动有严格的要求。

1、切削用量的影响
切削用量是影响切削温度的主要因素,切削速度对切削温度影响最大，随切削速度的提高，切削温度迅速上升。

进给量对切削温度影响次之，而背吃力量ap变化时，散热面积和产生的热量亦作相应变化，故ap对切削温度的影响很小。

2、刀具几何参数的影响
切削温度θ随前角γo的增大而降低。

这是因为前角增大时，单位切削力下降，使产生的切削热减少的缘故。

但前角大于18°～20°后，对切削温度的影响减小，这是因为楔角变小而使散热体积减小的缘故。

主偏角Κr减小时，使切削宽度hD增大，切削厚度hD减小，因此，切削变形和摩擦增大，切削温度升高。

但当切削宽度hD增大后，散热条件改善。

由于散热起主要作用，故随着主偏角kr减少，切削温度下降。

负倒棱bγ1在(0—2)f 范围内变化，刀尖圆弧半径re在0—1.5mm范围内变化，基本上不影响切削温度。

因为负倒棱宽度及刀尖圆弧半径的增大，会使塑性变形区的塑性变形增大，但另一方面这两者都能使刀具的散热条件有所改善，传出的热量也有所增加，两者趋于平衡，所以对切削温度影响很小。

切削力计算的经验公式通过试验的方法，测出各种影响因素变化时的切削力数据，加以处理得到的反映各因素与切削力关系的表达式，称为切削力计算的经验公式。

在实际中使用切削力的经验公式有两种：一是指数公式，二是单位切削力。

1 ．指数公式主切削力(2-4)背向力(2-5)进给力(2-6)式中F c————主切削力（ N）；F p————背向力（ N）；F f————进给力（ N）；C fc、 C fp、 C ff————系数，可查表 2-1；x、y fc、n fc、x fp、y fp、n fp、x ff、y ff、n ff ------ 指数，可查表 2-1。

fcK Fc、 K Fp、 K Ff ---- 修正系数，可查表 2-5，表 2-6。

2 ．单位切削力单位切削力是指单位切削面积上的主切削力，用 kc表示，见表 2-2。

kc=Fc/A d=Fc/(a p·f)=F c/(b d·h d) (2-7)式中A D -------切削面积（ mm 2）；a p ------- 背吃刀量（ mm）；f - ------- 进给量（ mm/r）；h-------- 切削厚度（ mm ）；db-------- 切削宽度（ mm）。

d已知单位切削力 k c ,求主切削力 F cF c=k c·a p·f=k c·h d·b d (2-8)式 2-8中的 k c是指 f= 0.3mm/r 时的单位切削力，当实际进给量 f大于或小于0.3mm /r时，需乘以修正系数 K fkc，见表 2-3。

表 2-3 进给量?对单位切削力或单位切削功率的修正系数 K fkc， K fps切削力的来源、切削分力金属切削时，切削层及其加工表面上产生弹性和塑性变形；同时工件与刀具之间的相对运动存在着摩擦力。

如图 2-15所示，作用在刀具上的力有两部分组成：1. 作用在前、后刀面上的变形抗力 F nγ和 F nα ;2. 作用在前、后刀面上的摩擦力F fγ和 F fα。