金屬切削過(guò)程之切削熱和切削溫度課件

金屬切削過(guò)程之切削熱和切削溫度課件CATALOGUE目錄切削熱和切削溫度的基本概念切削熱的產(chǎn)生和傳播切削溫度的測(cè)量與影響因素切削熱和切削溫度對(duì)切削過(guò)程的影響降低切削熱和切削溫度的措施案例分析與實(shí)踐應(yīng)用01切削熱和切削溫度的基本概念金屬切削過(guò)程中，刀具與工件之間的摩擦以及切屑與刀具、工件之間的摩擦產(chǎn)生大量的熱量。切削熱產(chǎn)生切削熱通過(guò)切屑、刀具和工件向周圍介質(zhì)傳播，影響切削過(guò)程的穩(wěn)定性。切削熱傳播切削熱的產(chǎn)生和傳播采用紅外測(cè)溫儀、熱電偶等方法測(cè)量切削區(qū)域的溫度。切削用量、刀具幾何參數(shù)、切削液使用情況等影響切削溫度。切削溫度的測(cè)量與影響因素影響因素測(cè)量方法切削溫度升高可能導(dǎo)致切削力增大或減小，影響切削過(guò)程的穩(wěn)定性。切削力變化高溫可能引起工件表面燒傷、變色或產(chǎn)生裂紋。工件表面質(zhì)量高溫加速刀具磨損，縮短刀具使用壽命。刀具磨損不同溫度下切屑的形狀、卷曲程度和排出方式可能發(fā)生變化。切屑形貌切削熱和切削溫度對(duì)切削過(guò)程的影響02切削熱的產(chǎn)生和傳播切削熱來(lái)源于切削過(guò)程中金屬材料的彈性變形和塑性變形所消耗的能量，以及切屑與刀具前刀面、工件與刀具后刀面之間的摩擦所消耗的能量。隨著切削速度的提高和切削厚度的增加，切削熱也會(huì)相應(yīng)增加。在切削過(guò)程中，切削熱通過(guò)切屑、工件、刀具以及周圍介質(zhì)傳出。切削熱的產(chǎn)生機(jī)制切削熱主要集中在切削區(qū)的局部區(qū)域，其中切屑形成區(qū)域是熱量產(chǎn)生的主要區(qū)域。隨著切削的進(jìn)行，熱量逐漸向切屑和工件內(nèi)部擴(kuò)散，導(dǎo)致切屑和工件表面溫度升高。刀尖附近區(qū)域由于切屑與刀具的摩擦作用，熱量較為集中，因此刀尖處的溫度最高。切削熱在切削區(qū)的分布切削熱的傳播方式與途徑切屑帶走的熱量占比較大，約占總切削熱的60%~90%，是主要的傳熱途徑。刀具作為熱的不良導(dǎo)體，對(duì)熱量的傳播起到了阻礙作用。切削熱通過(guò)切屑、工件、刀具以及周圍介質(zhì)向周圍環(huán)境傳播。工件表面溫度的升高主要通過(guò)熱傳導(dǎo)的方式向內(nèi)部擴(kuò)散。03切削溫度的測(cè)量與影響因素

切削溫度的測(cè)量方法接觸式測(cè)溫法通過(guò)將熱電偶或熱電阻探頭與切削區(qū)域接觸，直接測(cè)量切削溫度。這種方法準(zhǔn)確度高，但可能會(huì)影響切削過(guò)程。非接觸式測(cè)溫法利用紅外熱像儀等設(shè)備，通過(guò)捕捉切削區(qū)域的熱輻射來(lái)測(cè)量切削溫度。這種方法不干擾切削過(guò)程，但受環(huán)境因素影響較大。切削液溫度測(cè)量法通過(guò)測(cè)量切削液的進(jìn)出口溫度，間接計(jì)算切削溫度。這種方法操作簡(jiǎn)便，適用于大量生產(chǎn)。切削液使用切削液可以降低切削區(qū)域的摩擦，帶走部分切削熱，從而降低切削溫度。不同類型的切削液對(duì)切削溫度的影響程度不同。切削參數(shù)切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量等參數(shù)對(duì)切削溫度有顯著影響。提高切削速度和進(jìn)給量會(huì)使切削溫度升高，而增加背吃刀量則可能導(dǎo)致切削溫度降低。刀具幾何參數(shù)刀具的前角、后角、主偏角等幾何參數(shù)對(duì)切削溫度均有影響。增大前角、減小后角和主偏角有助于降低切削溫度。工件材料工件材料的硬度、熱導(dǎo)率、比熱容等物理性質(zhì)對(duì)切削溫度產(chǎn)生影響。硬度高、熱導(dǎo)率低和比熱容小的材料在切削過(guò)程中可能導(dǎo)致較高的切削溫度。影響切削溫度的主要因素在金屬切削過(guò)程中，由于多種因素的影響，如刀具磨損、工件材料不均勻等，可能導(dǎo)致切削溫度產(chǎn)生波動(dòng)。了解并控制這些因素有助于減小切削溫度波動(dòng)，提高加工質(zhì)量。切削溫度波動(dòng)為了減小切削溫度對(duì)加工過(guò)程的不利影響，可以采取一系列控制策略，如優(yōu)化切削參數(shù)、合理選擇刀具材料和幾何參數(shù)、使用冷卻潤(rùn)滑液等。這些措施有助于降低切削溫度，提高加工效率并延長(zhǎng)刀具使用壽命。切削溫度控制策略切削溫度的波動(dòng)與控制04切削熱和切削溫度對(duì)切削過(guò)程的影響刀具磨損切削熱會(huì)導(dǎo)致刀具表面的材料發(fā)生軟化，降低其硬度和耐磨性，加速刀具磨損。隨著切削熱的增加，刀具磨損速率加快，縮短了刀具的使用壽命。刀具破損過(guò)高的切削熱可能導(dǎo)致刀具產(chǎn)生裂紋或突然崩刃，造成刀具破損。切削熱的產(chǎn)生與切削用量、刀具幾何參數(shù)及工件材料性質(zhì)有關(guān)。切削熱對(duì)刀具磨損和破損的影響表面粗糙度切削過(guò)程中產(chǎn)生的切削熱會(huì)導(dǎo)致工件表面層材料發(fā)生熱變形，改變其微觀組織結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響表面粗糙度。在一定范圍內(nèi)，降低切削溫度有利于減小表面粗糙度。表面完整性切削熱過(guò)高可能導(dǎo)致工件表面層材料發(fā)生氧化、脫碳等反應(yīng)，影響工件表面完整性。通過(guò)控制切削溫度，可以減小工件表面層損傷，提高工件的使用性能。切削溫度對(duì)工件表面質(zhì)量的影響切削熱的產(chǎn)生與切削力密切相關(guān)。隨著切削熱的增加，切削力可能發(fā)生變化，影響切削過(guò)程的穩(wěn)定性。在某些情況下，過(guò)高的切削熱可能導(dǎo)致切削力突然增大，引發(fā)振動(dòng)和失穩(wěn)。切削力變化切削過(guò)程中的振動(dòng)受多種因素影響，其中切削熱是一個(gè)重要因素。切削熱引起的刀具熱變形和工件熱膨脹可能導(dǎo)致切削振動(dòng)加劇，影響加工精度和表面質(zhì)量。通過(guò)控制切削溫度和優(yōu)化工藝參數(shù)，可以減小切削振動(dòng)，提高加工穩(wěn)定性。切削振動(dòng)切削熱和切削溫度對(duì)切削力與切削振動(dòng)的影響05降低切削熱和切削溫度的措施選擇合適的刀具材料和涂層技術(shù)刀具材料選擇高硬度、高耐磨性和高耐熱性的刀具材料，如硬質(zhì)合金、陶瓷和立方氮化硼等，能夠承受高切削溫度和切削力的作用。涂層技術(shù)采用物理氣相沉積（PVD）或化學(xué)氣相沉積（CVD）等方法，在刀具表面涂覆一層具有優(yōu)良耐磨、耐熱和隔熱性能的涂層，如TiN、TiCN和Al2O3等，能夠降低切削溫度和提高刀具壽命。切削用量合理選擇切削速度、進(jìn)給量和切削深度，避免過(guò)高的切削溫度導(dǎo)致刀具磨損和工件熱變形。切削液使用合適的切削液，如乳化液、極壓切削油等，能夠起到冷卻、潤(rùn)滑和清洗作用，降低切削溫度和減小刀具磨損。優(yōu)化切削用量和切削液的使用通過(guò)噴嘴將冷卻液以霧狀形式噴向切削區(qū)域，利用液滴的汽化作用吸收切削熱，降低切削溫度。噴霧冷卻采用內(nèi)部冷卻通道的刀具，將冷卻液直接注入刀具內(nèi)部，通過(guò)刀具傳遞冷卻液至切削刃部位，實(shí)現(xiàn)快速降溫。液冷刀具利用熱管的高效傳熱性能，將切削熱快速導(dǎo)出，降低切削區(qū)域的溫度。熱管技術(shù)采用先進(jìn)的冷卻技術(shù)降低切削溫度06案例分析與實(shí)踐應(yīng)用典型零件切削熱與切削溫度分析總結(jié)詞針對(duì)某典型零件的切削過(guò)程，對(duì)其切削熱和切削溫度進(jìn)行了詳細(xì)分析，包括切削熱的產(chǎn)生、傳遞和影響因素，以及切削溫度對(duì)加工質(zhì)量、刀具壽命和生產(chǎn)效率的影響。詳細(xì)描述采用理論分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)試相結(jié)合的方法，對(duì)典型零件的切削過(guò)程進(jìn)行模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。分析方法通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，切削熱的產(chǎn)生與切削用量、刀具幾何參數(shù)和工件材料性質(zhì)等因素密切相關(guān)；切削溫度的升高會(huì)導(dǎo)致刀具磨損加劇、工件熱變形增大，進(jìn)而影響加工精度和表面質(zhì)量。分析結(jié)果案例一：某典型零件的切削熱與切削溫度分析難加工材料切削溫度降低工藝改進(jìn)總結(jié)詞針對(duì)某難加工材料的切削過(guò)程，通過(guò)工藝改進(jìn)有效降低切削溫度，提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。詳細(xì)描述優(yōu)化切削參數(shù)、選擇合適的刀具材料和涂層、采用切削液等。工藝改進(jìn)措施通過(guò)工藝改進(jìn)，有效降低了切削溫度，減少了刀具磨損和工件熱變形，提高了加工精度和表面質(zhì)量，同時(shí)提高了生產(chǎn)效率。改進(jìn)效果案例二總結(jié)詞切削液在控制切削溫度方面的應(yīng)用實(shí)踐介紹了如何利用切削液有效控制切削溫度，減少刀具磨損和工件熱變形，提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)