浅析切削加工中影响切削温度的主要因素

浅析切削加工中影响切削温度的主要因素摘要：在金属切削加工中，切削温度是一个难以回避的重要问题，而影响切削温度的因素主要是刀具参数和被加工材料等。

本文主要从切削用量、刀具几何参数、刀具磨损、工件材料等几个方面进行分析和阐述，从而了解这些因素在切削加工时所产生的切削温度所带来的影响。

关键词：切削用量几何参数刀具磨损工件材料在金属切削的过程中刀具进行切削所消耗的功率大部分都转变为了热能。

研究数据表明，切削过程中所需消耗掉的能量绝大部分都是要转换成热量的，而在这一过程中，所产生的切削热会让整个切削区域的温度逐渐地变高，进而影响到整个刀具的磨损和工件的尺寸精度并造成零件废品的出现。

所以，我们对切削温度进行研究将对提高生产效率和产品质量有着重要的意义。

下面就着手分析影响切削温度的主要因素。

一、切削用量对切削温度的影响1.切削速度切削时，我们将切削速度不断提高，这时切削温度数值会明显地上升。

因为切屑在通过前刀面时高速的流出，它们之间会这个过程中发生剧烈的摩擦并随之产生大量的切削热能，如果将切削速度设定在很高的数值，就会在较短的时间范围内，因摩擦生成的热量就不能及时向切屑自身传导，而将大量切削热积聚在刀具和工件上，使它们之间相接触位置的切削温度极大地升高。

2.进给量当我们增大进给量时，在一定的时间范围内金属材料的切除量将会不断地增多，这时切削热会急剧地增多，切削温度也就会不断地上升。

与切削速度相比较，进给量在增大时，切削温度不会随着幅度值的升高而显著提高很多。

3.背吃刀量研究表明，在切削用量中背吃刀量在切削时对切削温度的影响是非常小的。

因为背吃刀量在增大之后，在切削区域所产生的热量虽然会成正比例的增加，但是整个切削刃的工作长度在这时会参与到切削加工中去，从而改善切削的散热条件，因此在这个过程中切削温度并不会显著地升高。

由上可知，刀具磨损和寿命受到切削温度的影响很较大，为能够有效地将切削温度控制在一定的范围内以提高刀具寿命，就需选择较大的背吃刀量和进给量，而选择一个合理的的切削速度来控制切削温度，提高刀具使用寿命，从而提升加工效率。

1 什么是切削用量三要素?在外圆车削中，它们与切削层参数有什么关系？切削用量是指切削速度 v c 、进给量 f （或进给速度 v f ）、背吃刀量 a p 三者的总称，也称为切削用量三要素。

它是调整刀具与工件间相对运动速度和相对位置所需的工艺参数.关系：切削层公称厚度h: r K f h sin = ; 切削层公称宽度b: r p K a b sin = ; 切削层公称横截面积A ：p fa hb A ==3 刀具标注角度参考系是由哪些参考平面构成的，如何定义?基面Pr ：通过切削刃上某一指定点，并与该点切削速度方向相垂直的平面切削平面Ps ：通过主切削刃上某一指定点，与主切削刃相切并垂直与基面的平面正交平面0p ：通过主切削刃上某一指定点，同时垂直与基面和切削平面的平面6 切断车削时，进给运动怎样影响刀具工作角度?横向进给车削：当进给量f 增大，则η值增大，当瞬时直径d 减小，η值也增大。

车削至接近工件中心时，η值增长很快，工作后角由正变负，使工件最后被挤断。

纵向进给车削：进给量f 越大，工件直径dw 越小，工作角速度值的变化就越大。

一般η值不超过30°到40° 7 镗内孔时，刀具安装高低怎样影响刀具工作角度?刀尖高于工件轴线时，工作前角oe γ减小，工作后角oe α增大；刀尖时情况相反。

8 刀具切削部分的材料必须具备哪些基本性能？高的硬度；高的耐磨性；足够的强度和韧性；高的耐热性；良好的导热性和耐热冲击性能；经济性9 常用的硬质合金有哪几类？如何选用？P51K 类，M 类，P 类。

具体参见p5110 什么是积屑瘤？它对切削过程有什么影响？如何控制积屑瘤的产生？P17在切削速度不高而又能形成连续性切屑的情况下，加工钢料等塑性材料时，常在前刀面切削处粘着一块剖面呈三角形的硬块，这块冷焊在前刀面上的金属是积屑瘤。

影响：增大前角；切削厚度；增大已加工表面粗糙度；影响刀具使用寿命。

《机械制造技术基础》部分习题参考解答第二章 金属切削过程2-1 什么是切削用量三要素？在外圆车削中，它们与切削层参数有什么关系？ 答：切削用量三要素是指切削速度v 、进给量f 、背吃刀量a p （切削深度）。

在外圆车削中，它们与切削层参数的关系是：sin /sin D rD p r D ph f b a A fa κκ===切削层公称厚度： 切削层公称宽度： 切削层公称横截面积：2-2 确定外圆车刀切削部分几何形状最少需要几个基本角度？试画图标出这些基本角度。

答：确定外圆车刀切削部分几何形状最少需要7个基本角度：前角、后角、主偏角、副偏角、副前角、副后角和刃倾角，这些基本角度如下图所示（其中副前角、副后角不做要求）。

2-3 试述刀具标注角度和工作角度的区别。

为什么车刀作横向切削时，进给量取值不能过大？答：刀具标注角度是在静态情况下在刀具标注角度参考系中测得的角度；而刀具工作角度是在刀具工作角度参考系中（考虑了刀具安装误差和进给运动影响等因素）确定的刀具角度。

车刀作横向切削时，进给量取值过大会使切削速度、基面变化过大，导致刀具实际工作前角和工作后角变化过大，可能会使刀具工作后角变为负值，不能正常切削加工（P23）。

2-4 刀具切削部分的材料必须具备哪些基本性能？答：（P24）(1) 高的硬度和耐磨性；(2) 足够的强度和韧性；(3) 高耐热性；(4) 良好的导热性和耐热冲击性能；(5)良好的工艺性。

2-5 常用的硬质合金有哪几类？如何选用？答：（P26）常用的硬质合金有三类：P类（我国钨钴钛类YT），主要用于切削钢等长屑材料；K类（我国钨钴类YG），主要用于切削铸铁、有色金属等材料；M类（我国通用类YW），可以加工铸铁、有色金属和钢及难加工材料。

2-6 怎样划分切削变形区？第一变形区有哪些变形特点？答：切削形成过程分为三个变形区。

第一变形区切削层金属与工件分离的剪切滑移区域，第二变形区前刀面与切屑底部的摩擦区域；第三变形区刀具后刀面与已加工表面的摩擦区域。

填空选择题：1．刀具后角是指后刀面与切削平面间的夹角。

2．精车铸铁时应选用（YG3、）；粗车钢时，应选用（YT5、）。

3．当进给量增加时，切削力（增加），切削温度（增加）。

4．粗磨时，应选择（软、）砂轮，精磨时应选择（紧密、）组织砂轮。

5．合理的刀具耐用度包括Tc经济耐用度与 Tp 最高成本耐用度两种。

6．转位车刀的切削性能比焊接车刀（好，），粗加工孔时，应选择（、麻花钻）刀具。

7．机床型号由字母与数字按一定规律排列组成，其中符号C代表（车床、）。

8．滚斜齿与滚直齿的区别在于多了一条（、附加运动）传动链。

滚齿时，刀具与工件之间的相对运动称（成形运动、）。

9．进行精加工时，应选择（，切削油），为改善切削加工性，对高碳钢材料应进行（退火，）处理。

10．定位基准与工序基准不一致引起的定位误差称（基准不重合、）误差，工件以平面定位时，可以不考虑（、基准位置）误差。

应不低于（二级、）。

11．机床制造误差是属于（系统、）误差，一般工艺能力系数Cp12．在常用三种夹紧机构中，增力特性最好的是螺旋机构，动作最快的是圆偏心机构。

13．一个浮动支承可以消除（1、）个自由度，一个长的v型块可消除（4，）个自由度。

14．工艺过程是指在生产过程中凡是改变生产对象的形状、尺寸、位置和性质等使其成为成品或半成品的过程。

1.15．工序是指是一个或一组工人在一台机床（或一个工作地），对同一工件（或同时对几个）所连续完成的工艺过程。

16．剪切角增大，表明切削变形（，减少）；当切削速度提高时，切削变形（，减少）。

17．当高速切削时，宜选用（，硬质合金）刀具；粗车钢时，应选用（YT5、）。

18．不经修配与调整即能达到装配精度的方法称为（互换法、）。

19．当主偏角增大时，刀具耐用度（，减少），当切削温度提高时，耐用度（、减少）。

20．在四种车刀中，转位车刀的切削性能（最好，）；粗磨时应选择（，软）砂轮。

21．机床的基本参数包括尺寸，运动，动力。

机床机械加工误差产生的原因剖析机床机械加工误差是指由于各种因素在加工过程中产生的偏差，导致加工件与设计要求不符合的情况。

机床机械加工误差产生的原因有很多，主要包括加工工艺、机床精度、刀具磨损、切削力及温度等。

下面我们将对这些原因进行详细剖析。

一、加工工艺1.1 刀具选择不当在机床机械加工中，刀具的选择对加工效果起着至关重要的作用。

如果选择的刀具不适合材料的性质、工件的形状和加工的要求，就会导致加工误差的产生。

比如选择的刀具硬度不够，就容易造成刀具的磨损，从而影响加工件的精度；选择的刀具质量不好，就容易导致切屑的形态不良，进而影响加工件的表面质量。

1.2 切削参数设置不当在机床机械加工中，切削参数的设置也是非常重要的。

如果切削速度、进给速度、切削深度等参数设置不当，就会影响到切削过程中的切削力、切削温度等因素，从而引起加工误差。

比如切削速度过快，就会导致切削温度升高，从而改变了工件的硬度，进而影响了加工件的精度。

二、机床精度2.1 机床刚度不足机床刚度不足是造成机床机械加工误差的一个重要原因。

如果机床刚度不足，就会使得切削过程中机床产生挠曲、变形等现象，从而引起切削力的变化，影响加工件的精度。

所以，在机床机械加工中，选择一台刚度好的机床是非常重要的。

2.2 机床导轨精度不够机床导轨的精度也是影响机床机械加工误差的重要因素之一。

如果机床导轨精度不够，就容易产生导轨间隙，使得机床在加工过程中出现振动、跳动等现象，从而影响了加工精度。

三、刀具磨损3.1 刀具磨损在机床机械加工中，刀具的磨损是一个不可避免的问题。

当刀具磨损严重时，就会导致刀具的几何形状发生变化，从而影响了加工件的精度。

所以及时更换磨损严重的刀具是非常重要的。

3.2 刀具安装不正确刀具的安装不正确也是导致刀具磨损、切削力变化等问题的一个原因。

如果刀具安装不牢固，就会导致刀具在切削过程中产生振动、跳动等现象，使得刀具磨损加剧，从而影响了加工件的精度。

《机械制造工程学》习题及思考题第2章金属切削原理与刀具1.外圆车削加工时，车刀相对工件有哪些运动？2.外圆车削加工时，工件上出现了哪些表面？试绘图说明，并对这些表面下定义。

3.绘出刨削时，刀具和工件的运动关系，同时标出工件上三个表面的位置。

4.合成切削运动是由什么运动合成的？怎么合成？什么叫做合成切削速度角？5.何谓切削用量三要素？怎么定义？6.刀具切削部分有哪些结构要素？试给这些要素下定义。

7.为什么要建立刀具角度参考系？有哪两类刀具角度参考系？它们有什么差别？8.刀具标注角度参考系有哪几种？它们是由什么参考平面构成？试给这些参考平面下定义。

9.试绘图说明主剖面标注角度参考系的构成。

10.试绘图表示外圆车刀主剖面标注角度参考系各参考平面移置平面图，并在适当位置标注六个基本角度。

11.试给外圆车刀副切削刃选定点构造一个副剖面参考系，并将这个参考系应标注的角度标出。

12.确定一把单刃刀具切削部分的几何形状最少需要哪几个基本角度？13.确定一把平前刀面外圆车刀切削部分的几何形状最少需要哪几个基本角度？14.试述判定车刀前角γ0 后角α0 和刃倾角正负号的规则15.切断车削时，进给运动怎样影响工作角度？16.纵车时进给运动怎样影响工作角度？17.试证明曲线切削刃和直线切削刃切削时，切削面积均为AD =f ·a P18.何为自由切削？19.切断车刀最后不是车断，而是挤断为什么？20.当用kr=45度的车刀车外圆时，工件加工前直径为62mm,加工后直径为54mm,工件每秒钟转速为4r/s，刀具每秒钟沿工件轴向移动1.6mm，试求f, ap,vc, 切削宽度，切削厚度，切削面积。

21.车刀刃倾角等于多少度时，其主剖面和法剖面重合？22.研究金属切削变形过程有什么意义？23.研究金属切削变形过程有哪些实验方法？24.怎样划分金属切削变形区？25.在第一变形区里发生了怎样的变形？26.试阐述金属切削过程的本质？27.刀具是怎样把工件材料切下来的？28.切屑分哪几种类型？有什么特征？各类切屑在什么情况下形成？29.阐述刀—屑摩擦的特点。

机械制造技术习题第一章金属切削加工的基本知识1-1，切削加工由哪些运动组成？它们各有什么作用？析：切削加工由主运动和进给运动组成。

主运动是直接切除工件上的切削层，使之转变为切削，从而形成工件新包表面。

进给运动是不断的把切削层投入切削，以逐渐切除整个工件表面的运动。

1-2，何为切削用量?简述切削用量的选择原则。

析：切削用量是切削时各运动参数的总称，包括切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）。

与某一工序的切削用量有密切关系的刀具寿命，一般分为该工序单件成本最低的经济寿命和最大生产率寿命两类。

原则：一般是提高刀具耐用度的原则，并且保证加工质量。

粗加工时，大的切削深度、进给，低的切削速度；精加工时，高的切削速度，小的切削深度、进给。

1-3,常见的切削类型有几种？其形成条件及加工的影响是什么？析：切削加工就是指用切削工具（包括刀具、磨具和磨料）把坯料或工件上多余的材料层切去成为切屑，使工件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的加工方法。

楼主想要了解的是不是切削加工的分类金属材料的切削加工有许多分类方法。

常见的有以下3种。

按工艺特征区分切削加工的工艺特征决定于切削工具的结构以及切削工具与工件的相对运动形式。

按工艺特征，切削加工一般可分为：车削、铣削、钻削、镗削、铰削、刨削、插削、拉削、锯切、磨削、研磨、珩磨、超精加工、抛光、齿轮加工、蜗轮加工、螺纹加工、超精密加工、钳工和刮削等。

按切除率和精度分可分为：①粗加工：用大的切削深度，经一次或少数几次走刀从工件上切去大部分或全部加工余量，如粗车、粗刨、粗铣、钻削和锯切等，粗加工加工效率高而加工精度较低，一般用作预先加工，有时也可作最终加工。

②半精加工：一般作为粗加工与精加工之间的中间工序，但对工件上精度和表面粗糙度要求不高的部位，也可以作为最终加工。

③精加工：用精细切削的方式使加工表面达到较高的精度和表面质量，如精车、精刨、精铰、精磨等。

精加工一般是最终加工。

④精整加工：在精加工后进行，其目的是为了获得更小的表面粗糙度，并稍微提高精度。

切削过程中切削热的影响及分析摘要切削金属时，由于切屑剪切变形所作的功和刀具前面、后面摩擦所作的功都转变为热，这种热叫切削热。

使用切削液时，刀具、工件和切屑上的切削热主要由切削液带走；不用切削液时，切削热主要由切屑、工件和刀具带走或传出，其中切屑带走的热量最大，传向刀具的热量虽小，但前面和后面上的温度却影响着切削过程和刀具的磨损情况，所以了解切削温度的变化规律是十分必要的。

关键词：切削热;切削温度;测量方法;热量分布；影响因素目录1切削热的产生 (1)2切削热的测量 (2)2.1.热电偶法 (2)2.2自然热电偶法 (5)2.3人工热电偶法 (5)2.4半人工热电偶法 (5)2.5等效热电偶法 (6)2.6.切屑颜色与切削温度的关系 (6)2.7光热辐射法 (7)2.8其他因素 (8)3切削热的影响因素 (8)3.1、切削用量的影响 (8)3.2、刀具几何参数的影响 (9)3.3、刀具磨损的影响 (11)3.4、切削液的影响 (11)3.5工件材料 (11)3.6其他因素 (11)4切削热的分布 (12)5对工件的影响 (13)6 解决措施 (13)7 切削热的利用 (14)结论 (17)致谢 (18)参考文献 (19)1切削热的产生切削热被切削的金属在刀具的作用下，发生弹性和塑性变形而耗功，这是切削热的一个重要来源。

此外，切屑与前刀面、工件与后刀面之间的摩擦也要耗功，也产生出大量的热量。

因此，切削时共有三个发热区域，即剪切面、切屑与前刀面接触区、后刀面与过渡表面接触区，如图示，三个发热区与三个变形区相对应。

所以，切削热的来源就是切屑变形功和前、后刀面的摩擦功。

切削塑性材料时，变形和摩擦都比较大，所以发热较多。

切削速度提高时，因切屑的变形减小，所以塑性变形产生的热量百分比降低，而摩擦产生的热量百分比增高。

切削脆性材料时，后刀面上摩擦产生的热量在切削热中所占的百分比增大。

切削热来源于三个变形区切屑变形功刀具切屑间摩擦功刀具工件间摩擦功切削热产生比例Q=Qs+Qγ+Qα 根据切削条件：切塑性金属时切屑为带状切屑，塑性变形和前刀面的摩擦比较厉害，切屑为带状切屑，塑性变形和前刀面的摩擦比较厉害， Qs+QX占主导切脆性金属时切屑为崩碎切屑，后刀面摩擦占百分比↑，所以Q 切屑为崩碎切屑，后刀面摩擦占百分比↑，所以Qα占主导速度较高时切屑的变形↓，塑性变形产生的热百分比↓ 摩擦热占切屑的变形↓，塑性变形产生的热百分比↓，摩擦热占百分比↑ 百分比↑ ，Qγ+Qα占主导速度较低时切屑的变形↑ 塑性变形Q 切屑的变形↑，塑性变形Qs占主导2切削热的测量尽管切削热是切削温度上升的根源，但直接影响切削过程的却是切削温度，切削温度一般指前刀面与切屑接触区域的平均温度。

机械加工方法与装备一、填空题1. 实现切削加工的基本运动是______ ____ _和______ ______。

2. 机床型号中必须包含机床的_______代号、_______代号、_______代号和____ ___代号。

3. 目前在切削加工中最常用的刀具材料是 ____ _和____ __ __。

4. 切削用量一般包括 ____ __、 ____ __和___ __ ___。

5. 车削加工中，影响切削层宽度的因素有 ____ _和____ __ __。

二、选择题1.在外圆磨床上磨削工件外圆面时，其主运动是（）。

A砂轮回转运动 B工件回转运动 C砂轮直线运动 D 工件直线运动2.在立式钻床上钻孔，其主运动和进给运动（）。

A均由工件来完成 B均由刀具来完成 C分别由工件和刀具来完成 D 分别由刀具和工件来完成3. 背吃刀量是指主切削刃与工件切削表面的接触长度（）。

A 在切削平面的法线方向上测量的值 B在正交平面的法线方向上测量的值C在基面上的投影值 D在主运动和进给运动方向所组成平面的法线方向上测量的值4.普通车床的主参数是（）。

A 车床最大轮廓尺寸B 主轴与尾座之间最大距离C 主轴中心高D 床身上工件最大回转直径5. 确定刀具标注角度的参考系选用的三个主要基准平面是（）。

A 切削平面、已加工平面和待加工平面B 前刀面、主后刀面和副后刀面C 基面、切削平面和正交平面（主剖面）D 基面、进给平面和法平面6. 通过切削刃上选定点，垂直于主运动方向的平面称为（）。

A 切削平面B 进给平面C 基面 D主剖面7. 刃倾角是在切削平面内测量的主切削刃与（）之间的夹角。

A 切削平面 B基面C 主运动方向 D进给方向8. 刀具在基面内测量的角度有（）。

A 前角和后角B 主偏角和副偏角C 刃倾角D 副后角9. 在正交平面内测量的角度有（）。

A 前角和后角B 主偏角和副偏角C 副后角D 刃倾角10. 车外圆时若刀尖低于工件轴线，其工作角度与标注角度相比将会（）。

长安⼤学机械制造技术基础复习题2019（2）1．⾦属切削加⼯的基本知识1．何谓切削⽤量三要素?它们是怎样定义的?切削⽤量是指切削速度，进给量f（或进给速度）和切削深度切削速度是切削刃相对于⼯件的主运动速度称为切削速度。

即在单位时间内，⼯件和⼑具沿主运动⽅向的相对位移。

进给量是⼯件或⼑具转⼀周（或每往复⼀次），两者在进给运动⽅向上的相对位移量。

切削深度指待加⼯表⾯与已加⼯表⾯之间的垂直距离。

2.．⾦属切削过程的本质是什么?切削过程中的三个变形区是怎样划分的?各变形区有何特征?⾦属切削本质是⼀种挤压过程，切削⾦属受⼑具挤压⽽产⽣以滑移为主的塑性变形第Ⅰ变形区：即剪切变形区，⾦属剪切滑移，成为切屑。

⾦属切削过程的塑性变形主要集中于此区域。

第Ⅱ变形区：靠近前⼑⾯处，切屑排出时受前⼑⾯挤压与摩擦。

此变形区的变形是造成前⼑⾯磨损和产⽣积屑瘤的主要原因。

第Ⅲ变形区：已加⼯⾯受到后⼑⾯挤压与摩擦，产⽣变形。

此区变形是造成已加⼯⾯加⼯硬化和残余应⼒的主要原因3. 影响加⼯表⾯粗糙度的因素有哪些?如何减⼩表⾯粗糙度?⼯件材料的性质，加⼯塑性材料时，材料的韧性越好，⾦属的塑性变形越⼤，加⼯表⾯就越粗糙，加⼯脆性材料时，其切屑呈碎粒状，由于切削的崩碎⽽加⼯表⾯留下许多的⼩⿇点，使表⾯粗糙度加⼤。

（3）切削⽤量的影响，加⼯塑性材料时，若切削速度处在产⽣积屑瘤和鳞刺的范围内，加⼯表⾯将很粗糙，若不在，则影响明显下降；进给量越⼤，则表⾯粗糙度就越⼤；背吃⼑量越⼤，则产⽣的塑性变形越⼤，表⾯粗糙度就越⼤4. 影响切削⼒的因素有哪些?它们是怎样影响切削⼒的?5.试阐述已加⼯表⾯的形成过程。

6.切削⼒是怎样产⽣的?为什么要研究切削⼒?7.切屑的种类有哪些，其变形规律如何?带状切屑,剪切滑移尚未达到断裂程度,加⼯塑性材料，切削速度较⾼，进给量较⼩，⼑具前⾓较⼤.;节状切屑,局部剪切应⼒达到断裂强度;粒状切屑,剪切应⼒完全达到断裂强度;崩碎切屑,未经塑性变形即被挤裂8.各切削分⼒分别对加⼯过程有何影响?9.切削热是怎样传出的?影响切削热传出的因素有哪些?10.试分析圆周铣削与端⾯铣削的切削厚度、切削宽度、切削层⾯积和铣削⼒，以及它们对铣削过程的影响。

影响切削温度最大的因素有
以下几个因素：
1. 切削速度：切削速度越高，摩擦产生的热量也就越高，从而导致切削温度升高。

2. 切削深度：切削深度越大，切削面积越大，也就意味着需要更多的能量来切削材料，从而导致切削温度升高。

3. 切削液：切削液的选择和使用对切削温度也有很大的影响。

一些润滑效果好的切削液可以在切削过程中有效地降低摩擦产生的热量，从而减小切削温度。

4. 刀具材料：不同的刀具材料有不同的导热性和耐热性，也会对切削温度产生影响。

一些高温合金材料可以在高温下保持稳定的硬度和韧性，从而减小切削温度。

5. 加工材料：加工材料的导热性、热膨胀系数等参数也会对切削温度产生影响。

比如说，一些热膨胀系数较低的材料容易在切削过程中产生热裂纹，从而导致切削温度升高。