金属切削过程之切削热和切削温度课件

金属切削过程之切削热和切削温度课件CATALOGUE目录切削热和切削温度的基本概念切削热的产生和传播切削温度的测量与影响因素切削热和切削温度对切削过程的影响降低切削热和切削温度的措施案例分析与实践应用01切削热和切削温度的基本概念金属切削过程中，刀具与工件之间的摩擦以及切屑与刀具、工件之间的摩擦产生大量的热量。切削热产生切削热通过切屑、刀具和工件向周围介质传播，影响切削过程的稳定性。切削热传播切削热的产生和传播采用红外测温仪、热电偶等方法测量切削区域的温度。切削用量、刀具几何参数、切削液使用情况等影响切削温度。切削温度的测量与影响因素影响因素测量方法切削温度升高可能导致切削力增大或减小，影响切削过程的稳定性。切削力变化高温可能引起工件表面烧伤、变色或产生裂纹。工件表面质量高温加速刀具磨损，缩短刀具使用寿命。刀具磨损不同温度下切屑的形状、卷曲程度和排出方式可能发生变化。切屑形貌切削热和切削温度对切削过程的影响02切削热的产生和传播切削热来源于切削过程中金属材料的弹性变形和塑性变形所消耗的能量，以及切屑与刀具前刀面、工件与刀具后刀面之间的摩擦所消耗的能量。随着切削速度的提高和切削厚度的增加，切削热也会相应增加。在切削过程中，切削热通过切屑、工件、刀具以及周围介质传出。切削热的产生机制切削热主要集中在切削区的局部区域，其中切屑形成区域是热量产生的主要区域。随着切削的进行，热量逐渐向切屑和工件内部扩散，导致切屑和工件表面温度升高。刀尖附近区域由于切屑与刀具的摩擦作用，热量较为集中，因此刀尖处的温度最高。切削热在切削区的分布切削热的传播方式与途径切屑带走的热量占比较大，约占总切削热的60%~90%，是主要的传热途径。刀具作为热的不良导体，对热量的传播起到了阻碍作用。切削热通过切屑、工件、刀具以及周围介质向周围环境传播。工件表面温度的升高主要通过热传导的方式向内部扩散。03切削温度的测量与影响因素

切削温度的测量方法接触式测温法通过将热电偶或热电阻探头与切削区域接触，直接测量切削温度。这种方法准确度高，但可能会影响切削过程。非接触式测温法利用红外热像仪等设备，通过捕捉切削区域的热辐射来测量切削温度。这种方法不干扰切削过程，但受环境因素影响较大。切削液温度测量法通过测量切削液的进出口温度，间接计算切削温度。这种方法操作简便，适用于大量生产。切削液使用切削液可以降低切削区域的摩擦，带走部分切削热，从而降低切削温度。不同类型的切削液对切削温度的影响程度不同。切削参数切削速度、进给量、背吃刀量等参数对切削温度有显著影响。提高切削速度和进给量会使切削温度升高，而增加背吃刀量则可能导致切削温度降低。刀具几何参数刀具的前角、后角、主偏角等几何参数对切削温度均有影响。增大前角、减小后角和主偏角有助于降低切削温度。工件材料工件材料的硬度、热导率、比热容等物理性质对切削温度产生影响。硬度高、热导率低和比热容小的材料在切削过程中可能导致较高的切削温度。影响切削温度的主要因素在金属切削过程中，由于多种因素的影响，如刀具磨损、工件材料不均匀等，可能导致切削温度产生波动。了解并控制这些因素有助于减小切削温度波动，提高加工质量。切削温度波动为了减小切削温度对加工过程的不利影响，可以采取一系列控制策略，如优化切削参数、合理选择刀具材料和几何参数、使用冷却润滑液等。这些措施有助于降低切削温度，提高加工效率并延长刀具使用寿命。切削温度控制策略切削温度的波动与控制04切削热和切削温度对切削过程的影响刀具磨损切削热会导致刀具表面的材料发生软化，降低其硬度和耐磨性，加速刀具磨损。随着切削热的增加，刀具磨损速率加快，缩短了刀具的使用寿命。刀具破损过高的切削热可能导致刀具产生裂纹或突然崩刃，造成刀具破损。切削热的产生与切削用量、刀具几何参数及工件材料性质有关。切削热对刀具磨损和破损的影响表面粗糙度切削过程中产生的切削热会导致工件表面层材料发生热变形，改变其微观组织结构，进而影响表面粗糙度。在一定范围内，降低切削温度有利于减小表面粗糙度。表面完整性切削热过高可能导致工件表面层材料发生氧化、脱碳等反应，影响工件表面完整性。通过控制切削温度，可以减小工件表面层损伤，提高工件的使用性能。切削温度对工件表面质量的影响切削热的产生与切削力密切相关。随着切削热的增加，切削力可能发生变化，影响切削过程的稳定性。在某些情况下，过高的切削热可能导致切削力突然增大，引发振动和失稳。切削力变化切削过程中的振动受多种因素影响，其中切削热是一个重要因素。切削热引起的刀具热变形和工件热膨胀可能导致切削振动加剧，影响加工精度和表面质量。通过控制切削温度和优化工艺参数，可以减小切削振动，提高加工稳定性。切削振动切削热和切削温度对切削力与切削振动的影响05降低切削热和切削温度的措施选择合适的刀具材料和涂层技术刀具材料选择高硬度、高耐磨性和高耐热性的刀具材料，如硬质合金、陶瓷和立方氮化硼等，能够承受高切削温度和切削力的作用。涂层技术采用物理气相沉积（PVD）或化学气相沉积（CVD）等方法，在刀具表面涂覆一层具有优良耐磨、耐热和隔热性能的涂层，如TiN、TiCN和Al2O3等，能够降低切削温度和提高刀具寿命。切削用量合理选择切削速度、进给量和切削深度，避免过高的切削温度导致刀具磨损和工件热变形。切削液使用合适的切削液，如乳化液、极压切削油等，能够起到冷却、润滑和清洗作用，降低切削温度和减小刀具磨损。优化切削用量和切削液的使用通过喷嘴将冷却液以雾状形式喷向切削区域，利用液滴的汽化作用吸收切削热，降低切削温度。喷雾冷却采用内部冷却通道的刀具，将冷却液直接注入刀具内部，通过刀具传递冷却液至切削刃部位，实现快速降温。液冷刀具利用热管的高效传热性能，将切削热快速导出，降低切削区域的温度。热管技术采用先进的冷却技术降低切削温度06案例分析与实践应用典型零件切削热与切削温度分析总结词针对某典型零件的切削过程，对其切削热和切削温度进行了详细分析，包括切削热的产生、传递和影响因素，以及切削温度对加工质量、刀具寿命和生产效率的影响。详细描述采用理论分析和实验测试相结合的方法，对典型零件的切削过程进行模拟和实验验证。分析方法通过分析发现，切削热的产生与切削用量、刀具几何参数和工件材料性质等因素密切相关；切削温度的升高会导致刀具磨损加剧、工件热变形增大，进而影响加工精度和表面质量。分析结果案例一：某典型零件的切削热与切削温度分析难加工材料切削温度降低工艺改进总结词针对某难加工材料的切削过程，通过工艺改进有效降低切削温度，提高加工质量和生产效率。详细描述优化切削参数、选择合适的刀具材料和涂层、采用切削液等。工艺改进措施通过工艺改进，有效降低了切削温度，减少了刀具磨损和工件热变形，提高了加工精度和表面质量，同时提高了生产效率。改进效果案例二总结词切削液在控制切削温度方面的应用实践介绍了如何利用切削液有效控制切削温度，减少刀具磨损和工件热变形，提高加工质量和生产