金属切削手册 金属切削热和切削温度

      金属切削加工是机械加工中很重要的生产方式之一。在进行切削加工的过程中，由于刀具进行高速运动，被切削材料层的变形、分离及刀具和被切削材料间的摩擦而产生的热量称为切削热。

      切削过程中切削区域的温度称为切削温度。

      切削过程中所消耗的功，绝大部分都转变成切削热。切削热由切屑、刀具、工件和周围的介质传导出去，其中，切屑所占有并带走的热量最多。至于刀具和工件上的热量，影响其传导出去的因素是工件和刀具的导热系数和传导面积。当使用切削液时，切削液的比热、流量和流速，对带走切削热和降低温度均有很大影响。

      切削温度对切削过程的影响

      （1）切削温度直接影响刀具的磨损和寿命。 由于刀具切削部分的体积很小，切削时传入刀具的热量虽只占很小一部分，但刀具的温度升高迅速，高温导致刀具材料软化，切削性能降低，磨损加快，从而缩短刀具的使用寿命。

      （2）工件在切削热和切削温度的影响下，会导致工件受热伸长和膨胀，影响加工精度。对于细长、薄壁等类零件，切削热引起的热变形影响尤为严重。此外，工件在较高的温度下，表面层金属的金相组织发生变化，影响表面质量和工件的使用性能。

      （3）在较高的切削温度下，工件切削处的金属会软化，便于切削加工，降低切削力和减小表面粗糙度值。

      （4）对硬质合金刀具来说，在较高的切削温度下，硬度降低不多，仍能保持其足够的硬度和切削性能；而硬质合金的脆性却有所下降，因而能提高刀具的使用寿命。

      铣削时影响切削温度的主要因素

      （1）工件材料对切削温度的影响

      工件材料的强度、硬度和导热系数等对切削温度有很大的影响。材料的强度、硬度越高，铣削时消耗的功和因之而产生的热量就越多，切削温度也就越高。当工件材料的强度、硬度相同时，材料的塑性和韧性越好，切削温度越高。工件材料的导热系数越小，切削热传导困难，切削温度越高。

      （2）铣削用量对切削温度的影响

      铣削速度：铣削速度对切削温度的影响十分明显。随着铣削速度的逐渐提高，所作的功增大，单位时间内产生的热量相应增多，因此切削温度升高。

      进给量：进给量增加，使单位时间内金属切除量成比例增加，切削功和由此转化成的热量增大，切削温度上升。

      铣削深度：铣削深度增加，切削层金属的变形功和摩擦功也增大，切削热也随之成比例增加。 同时，铣刀切削刃参与工作的长度也成比例增加，散热条件变好。

      （3）铣刀几何参数对切削温度的影响

      前角：在一定范围内增大前角，能使切削温度明显降低。因为前角增大，刀刃容易锋利，刀刃的切割作用加强，前面对切削层金属推挤作用减小，切屑与前面间的摩擦减小，因此，切削温度降低。

      主偏角：主偏角增大时，由于切削刃工作长度变短，同时刀尖角减小，使散热条件变坏，切削温度上升。

      铣刀磨损：刀刃的锐与钝，对切削温度有着明显的影响。刀具磨损后，切削刃变钝，刃区前方的挤压作用增大，使切削区金属的塑性变形增加。

      （4）切削液对切削温度的影响

      切削液对切削温度的影响较显著，可降低摩擦，减少热量的产生，同时充分的切削液能带走大量的热量而使切削温度显著降低。 使用5%的乳化液与干切削相比，切削温度平均可降低100度。因此，在适宜使用切削液的条件下，应充分浇注切削液，以降低切削温度。