浅析切削加工中影响切削温度的主要因素

浅析切削加工中影响切削温度的主要因素摘要：在金属切削加工中，切削温度是一个难以回避的重要问题，而影响切削温度的因素主要是刀具参数和被加工材料等。

本文主要从切削用量、刀具几何参数、刀具磨损、工件材料等几个方面进行分析和阐述，从而了解这些因素在切削加工时所产生的切削温度所带来的影响。

关键词：切削用量几何参数刀具磨损工件材料在金属切削的过程中刀具进行切削所消耗的功率大部分都转变为了热能。

研究数据表明，切削过程中所需消耗掉的能量绝大部分都是要转换成热量的，而在这一过程中，所产生的切削热会让整个切削区域的温度逐渐地变高，进而影响到整个刀具的磨损和工件的尺寸精度并造成零件废品的出现。

所以，我们对切削温度进行研究将对提高生产效率和产品质量有着重要的意义。

下面就着手分析影响切削温度的主要因素。

一、切削用量对切削温度的影响1.切削速度切削时，我们将切削速度不断提高，这时切削温度数值会明显地上升。

因为切屑在通过前刀面时高速的流出，它们之间会这个过程中发生剧烈的摩擦并随之产生大量的切削热能，如果将切削速度设定在很高的数值，就会在较短的时间范围内，因摩擦生成的热量就不能及时向切屑自身传导，而将大量切削热积聚在刀具和工件上，使它们之间相接触位置的切削温度极大地升高。

2.进给量当我们增大进给量时，在一定的时间范围内金属材料的切除量将会不断地增多，这时切削热会急剧地增多，切削温度也就会不断地上升。

与切削速度相比较，进给量在增大时，切削温度不会随着幅度值的升高而显著提高很多。

3.背吃刀量研究表明，在切削用量中背吃刀量在切削时对切削温度的影响是非常小的。

因为背吃刀量在增大之后，在切削区域所产生的热量虽然会成正比例的增加，但是整个切削刃的工作长度在这时会参与到切削加工中去，从而改善切削的散热条件，因此在这个过程中切削温度并不会显著地升高。

由上可知，刀具磨损和寿命受到切削温度的影响很较大，为能够有效地将切削温度控制在一定的范围内以提高刀具寿命，就需选择较大的背吃刀量和进给量，而选择一个合理的的切削速度来控制切削温度，提高刀具使用寿命，从而提升加工效率。

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？切削用量是指切削速度 v c 、进给量 f （或进给速度 v f ）、背吃刀量 a p 三者的总称，也称为切削用量三要素。

它是调整刀具与工件间相对运动速度和相对位置所需的工艺参数.关系：切削层公称厚度h: r K f h sin = ; 切削层公称宽度b: r p K a b sin = ; 切削层公称横截面积A ：p fa hb A ==3 刀具标注角度参考系是由哪些参考平面构成的，如何定义?基面Pr ：通过切削刃上某一指定点，并与该点切削速度方向相垂直的平面切削平面Ps ：通过主切削刃上某一指定点，与主切削刃相切并垂直与基面的平面正交平面0p ：通过主切削刃上某一指定点，同时垂直与基面和切削平面的平面6 切断车削时，进给运动怎样影响刀具工作角度?横向进给车削：当进给量f 增大，则η值增大，当瞬时直径d 减小，η值也增大。

车削至接近工件中心时，η值增长很快，工作后角由正变负，使工件最后被挤断。

纵向进给车削：进给量f 越大，工件直径dw 越小，工作角速度值的变化就越大。

一般η值不超过30°到40° 7 镗内孔时，刀具安装高低怎样影响刀具工作角度?刀尖高于工件轴线时，工作前角oe γ减小，工作后角oe α增大；刀尖时情况相反。

8 刀具切削部分的材料必须具备哪些基本性能？高的硬度；高的耐磨性；足够的强度和韧性；高的耐热性；良好的导热性和耐热冲击性能；经济性9 常用的硬质合金有哪几类？如何选用？P51K 类，M 类，P 类。

具体参见p5110 什么是积屑瘤？它对切削过程有什么影响？如何控制积屑瘤的产生？P17在切削速度不高而又能形成连续性切屑的情况下，加工钢料等塑性材料时，常在前刀面切削处粘着一块剖面呈三角形的硬块，这块冷焊在前刀面上的金属是积屑瘤。

影响：增大前角；切削厚度；增大已加工表面粗糙度；影响刀具使用寿命。

《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：sin /sin D rD p r D ph f b a A fa κκ===切削层公称厚度： 切削层公称宽度： 切削层公称横截面积：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。

2-6 怎样划分切削变形区？第一变形区有哪些变形特点？答：切削形成过程分为三个变形区。

第一变形区切削层金属与工件分离的剪切滑移区域，第二变形区前刀面与切屑底部的摩擦区域；第三变形区刀具后刀面与已加工表面的摩擦区域。

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。

应不低于（二级、）。

11．机床制造误差是属于（系统、）误差，一般工艺能力系数Cp12．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。