机械制造工程学金属切削原理与刀具习题5.pptVIP

机械制造工程学 第五章 切削热和切削温度 第五章 切削热和切削温度 切削热是金属切削过程中重要的物理现象。切削热使切削区产生较高的切削温度，反过来又影响切屑变形、影响刀具磨损和工件的加工精度及表面质量。因此，本章内容对金属切削理论和生产实践都具有重要意义。 5．1 必备知识和考试要点 1．了解研究切削热和切削温度的重要性。 2．明确切削热的来源、切削热的传出方式。 3．熟悉切削温度的测量方法。 4．熟悉影响切削温度的主要因素及控制方法。 5．了解切削温度的分布情况及规律。 5．2 典型范例和答题技巧 [例5.1] 为什么要研究切削热的产生和传出?仅从切削热的产生多少能否说明切削区的温度? [答案] 切削热的产生和传出决定切削区的切削温度，而切削温度又影响切削过程，影响刀具磨损、影响工件的加工精度和表面质量。 产生切削热的多少取决于切削功消耗的多少。切削区的切削温度的高低不仅与产生的切削热多少有关，还与由刀具、切屑、工件及周围介质传出的热量多少有关。如果产生的热量多于传出的热量，切削温度就升高，反之，切削温度就降低。所以，仅以切削热产生的多少不能决定切削区的温度。 [例5．2] 切削热是怎样产生和传出的?主要受哪些因素影响? [答案] 切削时切削层金属发生塑性变形以热的形式释放出来，切屑与前刀面之间、工件与后刀面之间强烈的摩擦也产生大量的热。所以，切削时的三个变形区是产生切削热的三个热源。切削热是由刀具、切屑、工件及周围介质传出的，由它们将切削热带走或从切削区传导出去。 切削热可用切削时所做的切削功表示，即Pm=Fz v = CFz ?p f0.75 v0.85 KFz .式中有 关因素对切削热影响程度的排列顺序依次为?p—v—f, 其它因素对切削热的影响和它们对切削力影响的情况相同。影响切削热传出的因素有：工件材料的导热系数愈大，由切屑和工件传出的热量就愈多；刀具材料的导热系数愈大，由刀具传出的热量就愈多；切削温度愈高，切削厚度愈大，由切屑带走的热量就愈多；采用冷却性能好的切削液和好的浇注方式可使切削热能更多地传出。 [例5．3] 背吃刀量和进给量对切削力和切削温度的影响是否一样?为什么?如何运用这—规律指导生产实践? [答案] 背吃刀量对切削力和切削温度的影响不一样。背吃刀量增大1倍，主切削力就增大1倍，产生的热量也成倍增加，但对切削温度的影响很小。因为背吃刀量直接决定切削宽度和切削刃的实际工作长度。切削变形主要在垂直切削宽度方向的平面内发生，与切削宽度方向的尺寸关系不大。这样，背吃刀量增加，切削热增加，但同时切削宽度、切削刃参加工作的长度也相应增加，改善了散热条件，结果使切削温度变化不大。 进给量对切削力和切削温度的影响也有差异。进给量增大，切削力、切削温度增加，是以指数约为0．8的关系增大。同时，切削厚度ac，也成比例增大，刀屑接触长度也增加， 由切屑带走的切削热增加，散热面积也有所增加。这样，进给量对切削温度的影响指数小于对切削力和切削热的影响指数，即对切削温度的影响小于对切削力的影响。进给量与背吃刀量比较，对切削力的影响小于?p对切削力的影响，对切削温度的影响大于?p对切削温度的影响。 切削加工生产追求的目标是高效率和低成本。?p和 f增大都能提高生产效率，但从消耗能源考虑，增大f比增大?p有利；从减小切削温度、增加刀具耐用度考虑，增大?p 比增大f有利。实际上，一般要根据生产中的具体条件和要求综合分析，合理选择?p和f。 [例5．4] 研究切削区温度场的意义何在?用什么方法测出切削温度场? [答案] 切削时，产生的大量切削热将使切削温度升高，另外产生的切削热又不断地传出，使切削区各点的温度不相同，形成温度场。温度场的情况影响刀具磨损和工件的加工质量。所以，研究切削区温度场及其分布规律具有重要的意义。 目前应用较广且成熟可靠的测量温度场的方法有人工热电偶法、半人工热电偶法，此外还有幅射测温法和红外照像法等。 [例5. 5] 解释切削用量三要素对切削力和切削温度的影响为什么正好相反。 [答案] 切削用量三要素对切削力影响程度大小的排序为?p—f—v，对切削温度影响程度大小的排序为v—f—?p。因为切削深度?p增大，使变形力增大，摩擦力增大，因而切削力增大。?p增大时，切削厚度?w不改变，切削宽度?w随?p成比例增大，由于?w与切屑变形系数?和摩擦系数?关系不大，所以?p增大1倍时，切削力也相应增大1倍。另一方面，由于切削变形是在垂直于切削宽度方向的平面内，与切削宽度尺寸关系不大。这样，?p增大，切削宽度也成比例增大，产生的切削热增大的同时，也相应增大了散热面积，其