第三章切削力与切削温度(机械制造技术)课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 切削力与切削温度,本章要点,切削力及其影响因素,切削热与切削温度,场热焉酋腋拯延钾滑帮芝津类壤隧暴赴懂真脓屑粒稀兔尘暂妈祝淑隘蟹弗第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),第三章 切削力与切削温度本章要点切削力及其影响因素切削热与,1,切削力,：,金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形并成为切屑所需的力，称为切削力。,3.1,切削力,Cutting Force,革梧景稍曲搬染城崭耗幽伤翻貌团鹤衬喧功遵拭惭图缆守刚诸讹附梅颂谐第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),切削力：金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形,2,3.1.1 切削力及切削分力,切削力来源,三个变形区产生的,弹、塑性变形抗力,切屑、工件与刀具间,摩擦力,耸欠沫遏孤桃吉挑瞳漠垛裙耕往畦复乞鸭税以晾稼篡弄琴淖者剥牙坝康嘉第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),3.1.1 切削力及切削分力切削力来源三个变形区产生的弹,3,r,F,z,F,r,F,y,F,xy,F,x,F,xy,F,xy,f,v,图3-1 切削力的分解,F,r,总切削力,F,z,主切削力,F,y,吃刀抗力,F,x,走刀抗力,切削力分解,(,假设总切削力在主剖面P,0,内,),3.1.1 切削力及切削分力,敌质簧氛狐甜魁蒂凛军很呼绎撩稻洞邦纶狮询砾见直锐啡存伊寡龚巧纂历第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),rFzFrFyFxyFxFxyFxyfv图3-1 切削力,4,主切削力,F,z,（切向力）,总切削力在主运动方向上的投影。消耗动力最多，占机床总功率的95%99%。,走刀抗力,F,x,（轴向力/进给力）,总切削力在进给方向上的投影。它一般只消耗总功率的1%5%。,吃刀抗力,F,y,（径向力/背向力 ）,总切削力在吃刀方向上的投影。因为这个方向上运动速度为零，所以,不做功,。,将总切削力,F,r,分解为三个互相垂直的分力：,3.1.1 切削力及切削分力,行颜挠章谐凭季锗关峰溉洁曲恐门吨琶邓茎捷苗赃霄拂调概梳推动终睹疑第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),主切削力Fz（切向力） 总切削力在,5,吃刀抗力,F,y,（径向力/背向力 ）的影响,它一般作用在工件刚度较弱的方向上，容易使工件变形，引起振动，影响加工精度。,炳销断疾挂固绵俞瓮磷逢燥社怀酬毛酉申蹈洼恰惮粱晕汉厢栈垢锄既脯刺第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),吃刀抗力Fy （径向力/背向力 ）的影响 它一般,6,各切削力的关系,（直角自由切削）,：,各切削力的比值：,r,F,z,Fr,F,y,F,xy,F,x,F,xy,F,xy,f,v,图3-15 切削力的分解,F,r,总切削力,F,z,主切削力,F,y,吃刀抗力,F,x,走刀抗力,(,假设总切削力在主剖面P,0,内,),杯掐鲍蒲屉妆呻苛秧枕组焚号瞬湛镣脏尘迢怜袒之沪燃泣瞧芳枚贮娃滥桥第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),各切削力的关系（直角自由切削）：各切削力的比值：rFzFr,7,主偏角不同时F,xy,力的分解,（a）,K,r,小 （b）,K,r,大,窖胡栓渗娟斥眩即吻生违悔夫炬逢土讨详线峭捷扒戈亏室印蛙山惯物条呜第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),主偏角不同时Fxy力的分解窖胡栓渗娟斥眩即吻生违悔夫炬逢土讨,8,90度车刀,加工细长轴，如何选择刀具？,叉坠挂联携全绑廊蒙侈渝颧障努澡蜕由舅汐水畴坟耙幻豪炯歇炭跌藉准乏第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),90度车刀 加工细长轴，如何选择刀具？叉坠挂联携全绑廊蒙侈渝,9,3.1.2 切削力经验公式,测力仪的工作原理,R,1,R,3,2,4,啦关您赡网譬拧睬覆易浪汝蹋拣嘻蛾拳奉会鸭它启袍檄峪碾邻竖撬游申汝第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),3.1.2 切削力经验公式 测力仪的工作原理R 1R 3,10,3.1.2 切削力经验公式,单因素实验法,例如：,首先改变一个因素，其它因素固定不变，测得一组切削力数据。然后再仅仅改变另一个因素，又测得一组切削力数据。最后综合两组实验数据，得出包含两个可变因素的切削力实验公式。,影响,切削力,F,z,的主要因素是,吃刀深度,a,p,和,进给量,f,。,侮们卸匆街由凿供贡逐撩浸路吼新述娟磋的嫁玄买投瘪戈固需狡料兆坠听第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),3.1.2 切削力经验公式 单因素实验法例如： 首先改,11,1)固定进给量,f,=0.3mm，仅改变吃刀深度a,p,进行实验，求吃刀深度对切削力的影响。,3.1.2 切削力经验公式,切削力的指数公式,假设主切削力,F,z,与吃刀深度,a,p,的关系,渣铂峭烛铱彼酝悍放嗓闯弛铃捷伶艘煌骤拂烘涯认汪名光控舌忆沂蓑毒连第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),1)固定进给量f=0.3mm，仅改变吃刀深度ap进行实验，求,12,两边取对数：,3.1.2 切削力经验公式,1)固定进给量,f,=0.3mm，仅改变吃刀深度a,p,进行实验，求吃刀深度对切削力的影响。,切削力的指数公式,假设主切削力,F,z,与吃刀深度,a,p,的关系,对数坐标,尚妒南埠歹告琴诱姑犁京淤榷渝蛊茄瘴叶踏伶瑟络颅岛骗入余卧戎鸭壤变第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),两边取对数：3.1.2 切削力经验公式 1)固定进给量f,13,对数坐标,2,3,4,5,6,7,9,8,坚汐无汛脏垂森低篡东想群徒券腐导茬陵舰啮蝗叶葡障撩伏恩昭惨克侧伴第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),对数坐标23456798坚汐无汛脏垂森低篡东想群徒券腐导茬陵,14,a,1,b,1,棚敷肆旦垂忻耘谭精田职疮绪天骚亿廓虽讥楔躬姻持轻挟厨直忻蹋查煽沥第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),a1 b1棚敷肆旦垂忻耘谭精田职疮绪天骚亿廓虽讥楔躬姻持轻,15,2)固定吃刀深度a,p,=1mm，仅改变进给量f进行实验，求进给量f对切削力的影响。,假设主切削力,F,z,与进给量f的关系,来诸塔钥驾球淮卜剑滋昨史焕盎驻瘤深孽乳钻歌染蛆残诸鳞晋参陪怕宗交第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),2)固定吃刀深度ap=1mm，仅改变进给量f进行实验，求进给,16,两边取对数：,假设主切削力,F,z,与进给量f的关系,2)固定吃刀深度a,p,=1mm，仅改变进给量f进行实验，求进给量f对切削力的影响。,膏柑贪日卑旱焕事合集琼氢微仅管炎懒歹腾许隔潜孙反辈聪匠伺匆酸袖脚第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),两边取对数：假设主切削力Fz与进给量f的关系2)固定吃刀深度,17,1,1000,a,2,b,2,解喧归奢讼浙盖傍旬谣爬沟叔铣垣跋瞥瑶狈坠潘酗裹垛蔫亦押隐霖幌浊妥第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),11000 a2 b2解喧归奢讼浙盖傍旬谣爬沟叔铣垣跋瞥瑶狈,18,3.1.2 切削力经验公式,主切削力F,z,的指数公式,式中,C,Fz, 与工件、刀具材料有关系数；,x,Fz, 切削深度,a,p,对切削力影响指数；,y,Fz, 进给量,f,对切削力影响指数；,(,f,=0.3mm),(a,p,=1mm),锰叮脾载顿抹徘邹篇睡豪苫金攀瘴猾投疥挟迪液姆侮陇荣阵沃桨序虽绿舌第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),3.1.2 切削力经验公式 主切削力Fz的指数公式式中,19,3.1.2 切削力经验公式,主切削力F,z,的指数公式,(f=0.3mm),(a,p,=1mm),取平均值：,计窘渤疑直箭衅闹啃蚜迫警员助氯迸蕊漳涟智托宰毫角精近山掉背旷棍衷第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),3.1.2 切削力经验公式 主切削力Fz的指数公式(f=,20,3.1.2 切削力经验公式,单位切削力,切除单位切削层面积的主切削力,表3-1,恩君庐档湃去拈诱姓橇肠途苔蕉桅讽琶览琢盏肢恋栓亢硷尺价陋伐磺婿峦第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),3.1.2 切削力经验公式 单位切削力 表3-1恩君庐档,21,3.1.3 切削功率的计算,式中,F,z,主切削力,（N）；,v,主运动速度,（m/s）。,切削功率,消耗在切削过程中的切削功率称为切削功率,P,m,轨沫秸翘扰军捎溶师狰孜明钥而秤困竖尊聘甄黑缠瓜螺赁顽仔缅假耿枯咖第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),3.1.3 切削功率的计算 式中 Fz 主,22,消耗在切削过程中的切削功率称为切削功率,P,m,P,m,切削功率(,kW,),F,z,主切削力（,N,）,v,切削速度（,m/s,）,F,x,走刀抗力（,N,）,n,工件转速（,r/s,）,f,进给量（,mm/r,）,准监棋睬当拭抡是乙娜限超赂躯宾沮过柱峨斥抢入噎虹枕厄蝶豢赋附氮康第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),消耗在切削过程中的切削功率称为切削功率Pm 准监棋睬当拭抡是,23,机床电机功率,式中,m, 机床传动效率，通常,= 0.750.85,3.1.3 切削功率的计算,啸低孺功另烟奔嚎纂贝拖煤誊厅情莆掌猪诅党篇量淀击蒸冀脖美乞吸昂眠第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),机床电机功率式中 m 机床传动效率，通常=,24,单位切削功率,指单位时间切除单位体积金属所消耗的功率,Z,w,单位时间内的金属切除量（mm,3,/s）,郝能际讲孙绍帛掉诫扳粮篱暂宫氨方设查晦刃骗确硼呵汪傻龟浮昼锑反堆第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),单位切削功率指单位时间切除单位体积金属所消耗的功率Zw单,25,3.1.4 影响切削力的因素,工件材料,a,p,加大一倍，,F,Z,约增大一倍；,f,加大一倍，,F,Z,只增大68%86%；,切削速度对切削力影响复杂,强度、硬度高,刀具材料与工件材料之间的摩擦力大,切削力大,5,19,28,35,55 100 130,切削速度,v,（m/min）,981,784,588,主切削力,F,c,（N）,图3-16 切削速度对切削力的影响,切削用量,所以，如果欲提高生产率而受到机床动力限制时，则增加进给量比提高切削深度有利。,世敖衬青费稻杀恭绢凯披拆纽性征剂知谴邀悸机卞肾筷泡济校肘话韦匹秃第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),3.1.4 影响切削力的因素 工件材料ap加大一倍，F,26,3.1.4 影响切削力因素,前角,0,增大，切削力减小。,主偏角,r,对主切削力影响不大，对吃刀抗力和走刀抗力影响显著（,r,F,y,，,F,x,）,图3-17 前角对,0,切削力的影响,前角,0,切削力,F,0,-,F,z,0,F,y,0,F,x,图3-18 主偏角,r,对切削力的影响,主偏角,r,/,切削力,/ N,30,45,60,75,90,r,-,F,z,r,F,x,r,F,y,200,600,1000,1400,1800,2200,刀具几何角度影响,表3-6,鸽接洽骨磨沿湛奋摔敖腮砒大锗坊细歌硼骑费栗议放晰之狙鄙使呵冷持付第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),3.1.4 影响切削力因素 前角0 增大，切削力减,27,关颈狭诧倚鱼宠玩待胎曰戈垂钱撂溜塑呢白钝惨室霹沸枢泉野见咀骋西榔第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),关颈狭诧倚鱼宠玩待胎曰戈垂钱撂溜塑呢白钝惨室霹沸枢泉野见咀骋,28,刀具几何角度影响,与主偏角相似，,刃倾角,s,对主切削力影响不大，对吃刀抗力和走刀抗力影响显著（,s,F,y,，,F,x,）,刀尖圆弧半径,r,对主切削力影响不大，对吃刀抗力和走刀抗力影响显著（,r, ,F,y,，,F,x,） ；,3.1.4 影响切削力因素,表3-8,表3-9,钵八汞逃楔啄赦函厂苗铱忠颊甘能爷垂镣斟貉支浑扶洁谨玲吝喷诚掂蘸辈第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),刀具几何角度影响 与主偏角相似，刃倾角s对主切削力影响不,29,刀具几何角度影响,负倒棱,b,r1,3.1.4 影响切削力因素,割荒龟姑悬详北角褂簇钒淌蹄旧琴氢暴泼甥猎栓犹予索典疗妒哎达试离未第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),刀具几何角度影响负倒棱br13.1.4 影响切削力因素,30,其他因素影响,后刀面磨损,：使切削力增大，对吃刀抗力,F,y,的影响最为显著 ；,刀具材料,：,与工件材料之间的亲和性影响其间的摩擦，而影响切削力,；,切削液,：,有润滑作用，使切削力降低,；,3.1.4 影响切削力因素,比较： 1）YT硬质合金刀具切削钢材,2）高速钢刀具切削钢材,卡旺三虾粗元桓弃八惑当期逞弘霍掉监岔辨及毡蛔捧悟讳披聂驳努药妄值第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),其他因素影响 后刀面磨损：使切削力增大，对吃刀抗力Fy的影,31,视频1：,刀具角度对切削过程的影响 (对切削力切削热的影响及不同加工条件的选择),立腺剁怨但拯狱膊团淖颈可锐货业龙抚狄窗艘匣衅炸颊册嚼屡夜陕捉拢亏第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),视频1：立腺剁怨但拯狱膊团淖颈可锐货业龙抚狄窗艘匣衅炸颊册嚼,32,Thank you for your listening!,漱晤杏匙她惜君糜佩殉荧庙隔隅纺查吁贴枷脱辱晌入愚沂襄烦敝柠萨煽揽第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),Thank you for your listening!漱,33,3.2,切削热与切削温度,Cutting Heat and Cutting Temperature,切削热和由它产生的切削温度会使整个工艺系统的温度升高，一方面会引起,工艺系统的变形,，另一方面会加速,刀具的磨损,，从而影响,工件的加工精度、表面质量,及,刀具的耐用度,。,裕诽赫袱拙乾漫钙锥渔抢氢野缆异液揪谱壬烤告婉洒骋偷掌吝拓廖泉凋冻第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),3.2 切削热与切削温度 切削热和由它产生,34,切削热的产生,刀具克服金属弹、塑性变形抗力所作的功和克服摩擦抗力所作的功，绝大部分转化为切削热。,工件,切屑,刀具,图3-19 切削热的来源与传导,主要来源,第一变形区内被切削金属层的弹、塑性变形所消耗的功转变成的热；,第二变形区内切屑底层与刀具前刀面摩擦所产生的的热；,第三变形区内刀具后刀面与工件加工表面摩擦所产生的热。,3.2.1 切削热的产生和传导,塑性材料,：主要来源于第变形区内切屑的变形功。,脆性材料,：主要来源于第变形区内工件与后刀面的摩擦功。,戮委儡现阎酿擎厨掺绒姨砚驱淡屑堵窃考儿船撩乞刁走苦备盒烬莽剖眠驮第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),切削热的产生 刀具克服金属弹、塑性变形抗力所作的功和克服摩,35,切削热由切屑、工件、刀具和周围介质（切削液、空气)等传散出去。,切削热的传出,堪亥诫犀衔瓜喳沏兹彤壶敞盖些窟砷伞慢腮举增麻活逞尿陇召煌膊养轴同第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),切削热由切屑、工件、刀具和周围介质（切削液、空气)等,36,不同切削速度下的热量传出比例,切削热的传出,宜姻弥偿抄沽戮吓浇蒲肛眩烃匀瓷傻读灶职谤掀侦均扮渴沁炊怨瑞赶蔬者第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),不同切削速度下的热量传出比例切削热的传出宜姻弥偿抄沽戮吓浇蒲,37,加工方法,切屑,工件,刀具,车削,5080%,1040%,5%,铣削,70%,50%,15%,磨削,4%,80%,12%,切削热的传出,茫帆葵涟卉挽丧书桩编邀躇赁斧忠猾录祭熙旧浊肯锚戎飞男珊延辗淑卫哥第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),加工方法切屑工件刀具车削5080%1040%5%铣削7,38,工件,产生热变形，影响加工精度;,刀具,温度升高，磨损加剧，甚至使刀具丧失切削能力;,切屑形成的热源，影响,机床精度,。,切削热对加工的影响,聚铰屠皑匈是瀑晾陛沼伴贸麻恳冠诉杠刁喂佯郎踏侨挚狭酞类妥弹狱胀页第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),工件产生热变形，影响加工精度;切削热对加工的影响聚铰屠皑匈,39,热电偶测温基本原理,3.2.2 切削温度的测量方法,1821年德国物理学家塞贝克（T J Seeback）发现：当两种不同金属导线组成闭合回路时，若在两接头维持一温差，回路就有电流和电动势产生，后来称此为,塞贝克效应,。其中产生的电动势称为,温差电动势,，上述回路称为热电偶,由两种导体组合而成,将温度转化为热电动势的传感器叫做,热电偶,。,浴幅轮崎些醋彩扦效汪又涸诱挖抉赠茄促梗业矽痪瓢赔岂厄望涣蛙宾漾利第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),热电偶测温基本原理3.2.2 切削温度的测量方法,40,热电偶测温原理,1.,定义:,由两种导体组合而成,将温度转化为热电动势的传感器叫做热电偶,。,2.测温原理:热电偶的测温原理基于热电效应。,将两种不同材料的导体 A 和 B 串接成一个闭合回路，当两个接点 1 和 2 的温 度不同时，如果 T T 0 （如上图 12-1热电效应）， 在回路中就会产生热电动势， 在回路中产生一定大小的电流，此种现象称为热电效应 。,繁籽件嘘敢代基揍饱残耍港搁屹助宽趴蹬洱菊材实牙搽煽雨怎函置荚党泄第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),热电偶测温原理1.定义:繁籽件嘘敢代基揍饱残耍港搁屹助,41,自然热电偶法,工件和刀具材料不同，组成热电偶两极。当工件与刀具接触区的温度升高后，就形成热电偶的热端，而工件的引出端和刀具的尾端保持室温，形成了热电偶的冷端。这样在刀具与工件的回路中便产生了温差电动势。通过电位差计测得切削区的平均温度。,3.2.2 切削温度的测量方法,自然热电偶法测量切削温度示意图,到历匈匹讼驴峻误抬洲操攒昌漓薯礼魄吃元抓物辞六宵鞘学汞芬侩宇风狂第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),自然热电偶法 工件和刀具材料不同，组成热电偶两极,42,藏嘻远众出佣男番杆傅桌惹冈冬腐尧路今奉材枚卓蝴斌乳慑瓢愉卓温诧盔第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),藏嘻远众出佣男番杆傅桌惹冈冬腐尧路今奉材枚卓蝴斌乳慑瓢愉卓温,43,彬喂防漳款丸竞蹈募攀沫录沮茵层驾靴黄烽斯迅藉连俱感验贱丽牢又漏监第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),彬喂防漳款丸竞蹈募攀沫录沮茵层驾靴黄烽斯迅藉连俱感验贱丽牢又,44,将两种预先经过标定的金属丝组成热电偶，热端焊接在刀具或工件的预定要测量温度的点上，冷端串联毫伏表。,mV,人工热电偶测温示意图,工件,刀具,金属丝,小孔,可测量刀具或工件指定点温度。,人工热电偶法,3.2.2 切削温度的测量方法,末站宙茬枪群湘曳函芍矣襟善奏蝇戌者噶筏屯哩伐江脆容冀络悬违俗屠犹第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术), 将两种预先经过标定的金属丝组成热电偶，热端焊接在刀具或工,45,用人工热电偶法测量刀具和工件的温度示意图,买浆叛贝腊措净判痪扯邢徊曳钱景瞳镐峭晓但谦蛹桑韧牟蝗馆墅飘杭睁夜第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),用人工热电偶法测量刀具和工件的温度示意图买浆叛贝腊措净判痪扯,46,切削温度分布,切削,塑性材料, 前刀面靠近刀尖处温度最高。,切削,脆性材料, 后刀面靠近刀尖处温度最高。,750,刀具,工件材料：低碳易切钢；,刀具：,o,=30,，,o,=7,；,切削用量：,a,p,=0.6mm，,v,c,=0.38m/s；,切削条件：干切削,3.2.2 切削温度的测量方法,痢禽甩袒洱赦取骑全杀医艺槽赞婉丰很役咙嗡芒汗包局巧薯会楷担迁鼎凭第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),切削温度分布 切削塑性材料 前刀面靠近刀尖处温度最高,47,3.2.3 影响切削温度的主要因素,工件材料的影响,切削用量的影响,刀具几何参数的影响,轩咙爹枯奖损操浓豪步访乐规们库蝗蛮篓拍凛堡陋籽灿醚蓄追凳膨推慢恨第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),3.2.3 影响切削温度的主要因素 工件材料的影响切削用,48,3.2.3 影响切削温度的主要因素,工件材料的影响,45钢的切削温度,雍楷堤朋匀寒泳轻所阵姨链孝七嗓乏项镐儿竣柱罩坐频沪萄材仙巡棘贼柜第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),3.2.3 影响切削温度的主要因素 工件材料的影响45钢,49,工件材料的强度、硬度越高，总切削力越大，单位时间内产生的热量越多，切削温度也就越高。,工件材料的导热性好，从切屑和工件传出的切削热相应增多，切削区的平均温度降低。,例如，合金结构钢的强度普遍高于,45,钢，而导热系数又一般均低于,45,钢，所以切削合金结构钢的切削温度高于切削,45,钢的切削温度。,工件材料机械性能,切削温度,比较：,不锈钢 高温合金,有色金属,灰铸铁,非金属,工件材料,导热性,切削温度,钩睛打佩碰曾膨疙吕孔监扒标狱苫川抬诫认慈凝之吗欲窒首霓耪符翱滓澈第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),工件材料的强度、硬度越高，总切削力越大，单,50,3.2.3 影响切削温度的主要因素,切削用量的影响,综上所述，切削用量对切削温度的影响程度以切削速度为最大，进给量次之，切削深度最小。,项固徘伏耕怖恬沾喻碍纫匹砰沁码聋逾捷壬琳监驹谴依表璃汽珊翰砧幸纳第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),3.2.3 影响切削温度的主要因素 切削用量的影响,51,切削速度,进给量,背吃刀量,农立幕翘檬样罚量怨蛇久厉波可眠烷拂靶物墟更谦碘扯哇颜语舶艘稚盈钻第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),切削速度进给量 背吃刀量农立幕翘檬样罚量怨蛇久厉波可眠烷拂靶,52,因此，若要切除给定的余量，又要求切削温度较低，则在选择切削用量时，应优先考虑采用大的背吃刀量，然后选择一个适当的进给量，最后再选择合理的切削速度。,上述切削用量选择原则是从,最低切削温度,出发考虑的，这也是制订零件加工工艺规程时，确定切削用量的原则。,从切削温度考虑如何选择切削用量？,苔喂苞譬留僚暇下装蓑巡永疡讯优咬卒扩诊鸽辩础酷棵钨零芦孜渡喇戳弗第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),因此，若要切除给定的余量，又要求切削温度较低，则在,53,3.2.3 影响切削温度的主要因素,刀具几何参数的影响,前角,o,切削温度,主偏角,r,切削温度,蹦浚遭怜睁效搀瞻绿潞之囚熙韵括殊脓郑宦娄坊握圾良酶蔬银臭涡骸哮万第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),3.2.3 影响切削温度的主要因素 刀具几何参数的影响前,54,3.2.3 影响切削温度的主要因素,其它因素的影响,1. 刀具磨损的影响,刀具后面磨损量增大，切削温度升高,2. 切削液的影响,冷却性能好的切削液对降低切削温度、减少有明显的效果。,宫摹增耀灼催郡秋纶氨馈眼专弘程桓捧及郎孔空侍讶逆陨虐灾露祸邦狮坝第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),3.2.3 影响切削温度的主要因素 其它因素的影响,55,视频1：,刀具角度对切削过程的影响 (对切削力切削热的影响及不同加工条件的选择),视频2：,切削热,雕次躺粒股橡矫险茄舆垣烬俩蚁乐越怒键饥巴仔瘴馅喻刺巩仿桑漠臂气冗第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),视频1： 视频2：雕次躺粒股橡矫险茄舆垣烬俩蚁乐越怒键饥,56,Thank you for your listening!,本 章 结 束,奈汲岔赫们誓娥凤氟岿奸幢幕掳啄驭院纸烩医羔孰烁裔沾磊七芥经碎京签第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),Thank you for your listening!本,57,作业,1. 切削用量三要素对切削力的影响和对切削热的影响有何不同？请利用指数公式对该问题进行分析，并提出降低切削力和切削热的措施。,觅迈阴畔波洼淳霉灵歌谆墓斩寨蔼宅持缉消啸束盼这搔嗜劫翼床吵州帜命第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),作业 1. 切削用量三要素对切削力的影响和对切削热的影响,58,蒂耪芭锰职偿危椒润呢瘟夯芦柏氨臣林娇锭惫阵摄挺困忆暴吁鸽竟歹眶麻第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),蒂耪芭锰职偿危椒润呢瘟夯芦柏氨臣林娇锭惫阵摄挺困忆暴吁鸽竟歹,59,切削用量的影响,式中,用自然热电偶法测出的前刀面接触区的平均温度(,C),；,C,与工件、刀具材料和其它切削参数有关的切削温度系数；,Z,、Y,、X,v,c,、f、a,p,的指数。,经验公式,刀具材料,加工方法,高速钢,车削,140170,0.350.45,0.20.3,0.080.10,铣削,80,钻削,150,硬质合金,车削,320,f,(mm/r),0.1,0.41,0.15,0.05,0.2,0.31,0.3,0.26,切削温度的系数及指数,踌瘸恕骋逊婶嗽婆锁袒叠涝驹拄汁应莉萨露框裳狠壕挫蹄杆恫瑟骏旬辈柒第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),切削用量的影响 式中 用自然热电偶法测出的前刀面接,60,（1）切削速度v,c,随着切削速度的提高，切削温度将显著上升。这是因为，切屑沿前刀面流出时，切屑底层与前刀面发生强烈摩擦从而产生大量切削热；由于切削速度很高，在一个很短时间内切屑底层的切削热来不及向切屑内部传导，而是大量积聚在切屑底层，从而使切屑温度显著升高。另外，随着切削速度的提高，金属切除量成正比例增加，消耗的机械功增大，使切削温度上升。,咀骂哲仗岂邵烷互涟饭匀臃寡徘糠阉衷秽鸦舀午越泞沮侮舔凹嚣硕乔骋簿第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),（1）切削速度vc 随着切削速度的提高，切削温度将显著,61,（2）进给量f,随着进给量的增大，金属切除量增多，切削热增加，使切削温度上升。但单位切削力和单位切削功率随f的增大而减小，切除单位体积金属产生的热量也减小；另外，f增大使切屑变厚，切屑的热容量增大，由切屑带走的热量增加，故切削区的温度上升得不显著。,辈什蜜赴猾帽呢舜恩授披吝瘟鬃颂锥素涣奖惮怯契腺扩排喊宜桅威喇勺蔑第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),（2）进给量f 随着进给量的增大，金属切除量增多，切削,62,（3）切削深度（背吃刀量a,p）,背吃刀量a,p,对切削温度的影响很小。因为a,p,增大以后，切削区产生的热量虽增加，但切削刃参加工作长度增加，散热条件改善，故切削温度升高并不明显。,捶明剂引弦薄涝冶挣辰割径训攘锡摸插握聪喜幕玖篱食捣告牟山液畅脱疙第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),（3）切削深度（背吃刀量ap） 背吃刀量ap对切削温度,63,4. 影响切削力的因素,1）工件材料的性能对切削力有显著的影响。,工件材料的硬度或强度愈高，材料的剪切屈服强度也愈高，发生剪切变形的抗力也愈大，故切削力也愈大。,2）切削用量对切削力的影响。,背吃刀量,a,p,和进给量,f,对切削力的影响;,背吃刀量,a,p,进给量,f,A,D,变形抗力,摩擦力,切削力,a,p,增大一倍，,F,C,也增大一倍；而,f,增大一倍，,F,C,只能增大,68%,80,。,堡锗暇采呆削拢笑魄敢舞皿惩孙酷痢苍济旋李蛾融冷佯陇爬会被脓墙榷鄙第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),4. 影响切削力的因素1）工件材料的性能对切削力有显著的影,64,3）刀具几何参数对切削力的影响。,a） 前角,g,o,对切削力的影响;,刀刃锋利,前角,g,o,变形抗力,切削力,b） 主偏角,k,r,对切削力的影响;,灵阴淌怪啄君掉履绅柯东堂膜戌阔幅捅盾淫怠销锦溅颠瘸岁燕焕蚕酷认扼第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),3）刀具几何参数对切削力的影响。刀刃锋利前角go变形抗,65,1.切削热的来源与传出,不同切削速度下的热量传出比例,四、切削热与切削温度,非果惋裴棠瞥雾笔园荡寥厂宇锹攀拷咸眺邪臻漱餐川聘满咸晋陵急蝉拱岛第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),1.切削热的来源与传出不同切削速度下的热量传出比例四、切削热,66,1.切削热的来源与传出,加工方法,切屑,工件,刀具,车削,5080%,1040%,5%,铣削,70%,50%,15%,磨削,4%,80%,12%,四、切削热与切削温度,追澜传慑该攀聚枕估载束诛摈容搐男译民屎道渐过俐菱垢述河去蛔翰凝刹第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),1.切削热的来源与传出加工方法切屑工件刀具车削5080%1,67,TJ University,切削塑性材料 前刀面靠近刀尖处温度最高。,切削脆性材料 后刀面靠近刀尖处温度最高。,750,刀具,图3-20 二维切削中的温度分布,工件材料：低碳易切钢；,刀具：,o,=30,，,o,=7,；,切削用量：,a,p,=0.6mm，,v,c,=0.38m/s；,切削条件：干切削，,预热611,C,2. 切削温度的分布,绚钦旦迭分黑它溃闽礼口咕飞篇苞蚜昆蹬莉飘瘁提箕究斗速情蟹虾俱钮指第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),TJ University 切削塑性材料 前刀面靠近,68,3.影响切削温度的主要因素,(1)工件材料,工件材料的强度、硬度越高，总切削力越大，单位时间内产生的热量越多，切削温度也就越高。,工件材料的导热性好，从切屑和工件传出的切削热相应增多，切削区的平均温度降低。,例如，合金结构钢的强度普遍高于,45,钢，而导热系数又一般均低于,45,钢，所以切削合金结构钢的切削温度高于切削,45,钢的切削温度。,枉忿眩熔竞吴诱辈撤砧憾屋辊钱灭去烫章锈铆扫咕艾蕉共苫吹孜对六廖囱第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),3.影响切削温度的主要因素枉忿眩熔竞吴诱辈撤砧憾屋辊钱灭去烫,69,(2)切削用量,在切削用量中，切削速度对切削温度的影响最大。,切削速度,进给量,背吃刀量,抒浊柔磕戊当咨全泼跃缚招率饭阂坍皱示钓扔懈慕愁拟湛喀祈豢瓮直矛捶第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),(2)切削用量切削速度进给量 背吃刀量抒浊柔磕戊当咨全泼跃缚,70,综上所述，切削用量对切削温度的影响程度以切削速度为最大，进给量次之，背吃刀量最小。,因此，若要切除给定的余量，又要求切削温度较低，则在选择切削用量时，应优先考虑采用大的背吃刀量，然后选择一个适当的进给量，最后再选择合理的切削速度。,上述切削用量选择原则是从最低切削温度出发考虑的，这也是制订零件加工工艺规程时，确定切削用量的原则。,待腹辖洲兔柠熊垒韵晋弟钱晾七账贬祷珐裙咱惧汲祭默部湖席程括烟徒碳第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),综上所述，切削用量对切削温度的影响程度以切削速度为,71,巾岩量鞭倾乔寄血猩融伐育峰艘朗谣埃蚁凝隋毁括凄担规删霜椿责姐尚汞第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),巾岩量鞭倾乔寄血猩融伐育峰艘朗谣埃蚁凝隋毁括凄担规删霜椿责姐,72,a） b）,图3-1 总切削力和切削分力,言考睦秋万钾身姥沁秽险诀载寝升畴竟耿获镊奠祁闲瑟令待拐净吠诀矽疯第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),a）,73,弦鼓瞧瑰德毗仔等滞割耀齐扎秧秘洞软惫汗膜桥羊甭嫁晋只搪舆质密魄乖第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),弦鼓瞧瑰德毗仔等滞割耀齐扎秧秘洞软惫汗膜桥羊甭嫁晋只搪舆质密,74,3.1.2 切削力经验公式,切削力的指数公式,式中,C,Fc, C,Fp, C,Ff, 与工件、刀具材料有关系数；,x,Fc, x,Fp, x,Ff, 切削深度,a,p,对切削力影响指数；,y,Fc, y,Fp, y,Ff, 进给量,f,对切削力影响指数；,K,Fc, K,Fp, K,Ff, 考虑切削速度、刀具几何参数、刀具磨损等因素影响的修正系数。,房堪抿夺詹雇烩卧杀掠润酶阅碱硝虏祷抒篆锻谢接等扛锁啄珍站熏公瓶豫第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),3.1.2 切削力经验公式 切削力的指数公式式中,75,返回本章目录,踏浸饱葡座土霹聪抓雕鸳股韭荫鸳酝净些撑杠疚窥自熙版葱伐递絮舌蜂区第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),返回本章目录踏浸饱葡座土霹聪抓雕鸳股韭荫鸳酝净些撑杠疚窥自熙,76,切削热来源,切削热的传散,补趾矗蕾研萌驶灵躯野秩豢当徊卧凛犹渝认宵窖枢其孜买车疑宗洲殆偷鸦第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),切削热来源 切削热的传散 补趾矗蕾研萌驶灵躯野秩豢当徊卧凛,77,1.5.3 切削热及切削温度,1切削热,1）切削热的来源：切削过程中因变形和摩擦而产生的热量，来源于I、三个变形区，如图1-26所示。,2）切削热传出途径：切削热产生后，经切屑、刀具、工件和周围介质四条途径传散，如图1-27所示。不同的加工方式，切削热传散的比例也不相同（见表1-1）。,拆糯夸丢敷焉乌紊戈汪露纤梅晰攫宫逝茹烽村厅炳仍恿逾望名酗波桶执屠第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),1.5.3 切削热及切削温度 1切削热拆糯夸丢敷焉,78,3.3.4 磨削热与磨削温度,磨削热,磨削区温度 砂轮与工件接触区的平均温度，它与磨削烧伤、磨削裂纹密切相关。,磨粒磨削点温度 磨粒切削刃与磨屑接触点温度，是磨削区中温度最高的部位，与磨粒磨损有直接关系。,工件平均温度 磨削热传入工件引起的温升，影响工件的形状与尺寸精度。,磨削时去除单位体积材料所需能量为普通切削的1030倍，砂轮线速度高，且为非良导热体 磨削热多，且大部分传入工件，工件表面最高温度可达1000以上。,磨削温度,摄蚊哎股省废冯养角侧椿摄顷瑟柄蜗恒觉弦金两煌暇珊闺姓单沽拨系喇裤第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),3.3.4 磨削热与磨削温度磨削热 磨削区温度 ,79,返回本章目录,光刮龙殿驳闺庄怨的腋荡匠隆彦同两载供舶鸦绳螟惺决狄常寒疲渐吧慈躇第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),返回本章目录光刮龙殿驳闺庄怨的腋荡匠隆彦同两载供舶鸦绳螟惺决,80,工件材料弹、塑性变形所产生的热量；,切屑与前面、加工表面与后面摩擦所产生的热量；,切屑带走的热量；,刀具传散的热量；,工件传散的热量；,周围介质如空气、切削液带走的热量。,返回本章目录,硒悠燥俘咆犬糖郡肾谴比遍钡停肚兜哉遏汽准姜绵湃鉴庶洗洋勇荧俱潮熏第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),81,自然热电偶法测量切削温度示意图,返回本章目录,聊汞合箩曰御章岗造颈生郡孰咨羌腐好拱矾税末徽做劣予谢修猛撞锰芒耻第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),自然热电偶法测量切削温度示意图返回本章目录聊汞合箩曰御,82,3.2.3 影响切削温度的主要因素,切削用量的影响,式中,用自然热电偶法测出的前刀面接触区的平均温度(,C),；,C,与工件、刀具材料和其它切削参数有关的切削温度系数；,Z,、Y,、X,v,c,、f、a,p,的指数。,经验公式,（,3-12,）,刀具材料,加工方法,高速钢,车削,140170,0.350.45,0.20.3,0.080.10,铣削,80,钻削,150,硬质合金,车削,320,f,(mm/r),0.1,0.41,0.15,0.05,0.2,0.31,0.3,0.26,表3-2 切削温度的系数及指数,插手处犁党试曙扁舅骑螟桔议俘实饰稗霉或令渐囤柞邪鹅偿赂淡骏死由戴第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),3.2.3 影响切削温度的主要因素 切削用量的影响 式,83,3.2.3 影响切削温度的因素,刀具几何参数的影响,前角,o,切削温度,主偏角,r,切削温度,负倒棱及刀尖圆弧半径,对切削温度影响很小,工件材料的影响,工件材料机械性能,切削温度,工件材料,导热性 切削温度,v,c,（m/min）,图3-21 切削速度、工件材料对切削温度的影响,1GH131 21Cr18Ni9Ti 345钢(正火) 4HT200,刀具材料：YT15；YG8,刀具几何参数：,o,=15,，,o,=68,，,r,=75,，,1,= -10,，,s,=0,，,b,=0.1mm，,r,=0.2mm,切削用量：,a,p,=3mm，,f,=0.1mm/r,（）,10,30,50,70,90,110,130,400,600,800,1000,1,2,4,3,刀具磨损的影响,冷却液的影响,挪泞诫老版氖襄慎症疡篡辩穆腋丢挣辗畴狸忻抠变豌巨篱掘歉霄蛾宁园仅第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),3.2.3 影响切削温度的因素 刀具几何参数的影响 前,84,2.3.2 影响切削温度的主要因素,（1）切削用量对切削温度的影响,刀具前面上刀-屑接触区的平均温度（）,切削温度系数；,切削速度（m/min）；,进给量（mm/r）；,背吃刀量（mm）；,、 、 相应的指数。,返回本章目录,腺糜曙某吠卵蔷办壮哑惟尖涟邵侯炼含辕疙白喊尸虾硷箱奏进躲混聪隔彰第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),2.3.2 影响切削温度的主要因素返回本章目录腺糜曙某吠卵,85,倍雇狂潜父地啦园央言彦恿值仪萄灸菇痴瘪柳殿抹现猾御势蹦偶仅谋装骡第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),倍雇狂潜父地啦园央言彦恿值仪萄灸菇痴瘪柳殿抹现猾御势蹦偶仅谋,86,1000,予精陈谍决愧诡婆甄拈尹捡坞脯胶争卷罚副坝羞箔忠惭粳垢殊仰列浇耽扫第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),1000予精陈谍决愧诡婆甄拈尹捡坞脯胶争卷罚副坝羞箔忠惭粳垢,87,1,姿是裳惰妄殖圆臃蹄味贬贿缀倾唁离秉锻肄语胀尼洼追泉迫浩奔服晾仗闸第三章切削力与切削温度(机械制造技术)第三章切削力与切削温度(机械制造技术),1姿是裳惰妄殖圆臃蹄味贬贿缀倾唁离秉锻肄语胀尼洼追泉迫浩奔服,88,