高速切削的切削熱和切削溫度
發(fā)布日期:2012-10-22 蘭生客服中心 瀏覽:7179
在切削過(guò)程中,切削熱的來(lái)源是剪切面區(qū)域材料變形所做的功和前、后刀面所做的摩擦功,如圖1所示。
圖1 切削熱的來(lái)源
一部分切削熱傳到切屑中被切屑帶走;一部分熱傳到工件中;還有一部分熱傳到刀具中(圖1)。據(jù)研究,當(dāng)切削速度提高后,傳入切屑而被切屑帶走的熱量份額加多,而傳入工件和刀具的熱量份額減小,故工件、刀具升溫并不大。
日本人用P10立銑刀,切削45鋼和A15025鋁合金,ap=2mm, f=0.12mm/r。圖2為切削熱的分配比率。
圖2 切削熱分配比率
某大學(xué)做了類似的切削熱分配比率曲線(圖3)。工件材料為45鋼(熱軋),車(chē)刀用YT15刀片,ap=0.8mm, f=0.12mm/r, v =400~800m/min。如圖3所示,當(dāng)v=400m/min時(shí),Rc=49.4%, Rw=46.7%, RT=3.9%。當(dāng)v=800m/min時(shí), Rc=69.4%,Rw=28.7%, RT=2.3%。故在高速時(shí)RW與RT均顯著減小。
圖3 切削熱分配比率
Rc、Rw和RT只能說(shuō)明切削熱分配比率,最重要的還是前刀面―切屑和后刀面―工件界面上的切削溫度或與之接近部位的溫度。切削溫度的測(cè)量很困難,常用的有自然熱電偶、人工熱電偶和紅外線幅射法。
某高校做了調(diào)質(zhì)鋼與淬硬鋼的車(chē)削溫度試驗(yàn)。調(diào)質(zhì)鋼:ap=0.2~0.5mm, f=0.2~0.5mm/r, v=700~1000m/min。淬硬鋼:ap=0.15~0.3mm,f=0.1~0.25mm/r,
v =100~400m/min。用紅外測(cè)溫儀測(cè)量溫度,其結(jié)果如表所示。
表 高速車(chē)削切削溫度經(jīng)驗(yàn)公式
看來(lái),表中的數(shù)據(jù)尚值得推敲。
過(guò)去,在切削速度小于200m/min時(shí)車(chē)削45鋼時(shí),切削溫度三因素公式為
θ=C v0.41f 0.14ap0.04
某大學(xué)用人工熱電偶法測(cè)量高速下的銑削溫度,其結(jié)果如圖4、圖5所示:
圖4 銑削溫度(45鋼)
圖5 銑削溫度(鋁合金5A02)
德國(guó)薩洛蒙(Carl J. Salomon)博士于1924~1931年用大直徑圓鋸片對(duì)有色金屬進(jìn)行了銑鋸切削試驗(yàn)。發(fā)現(xiàn),當(dāng)切削速度增加,切削溫度提高,到一定的切削速度,切削溫度最高;再提高切削速度,切削溫度反而下降(圖6)。后來(lái),又將此現(xiàn)象推廣到其他工件材料。當(dāng)時(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)后來(lái)全部丟失,工作人員已經(jīng)無(wú)存,用什么方法測(cè)溫也不清楚。很多人認(rèn)為圖中的曲線不可信。多數(shù)人認(rèn)為,切削溫度不存在一個(gè)最高值(峰點(diǎn)),切削速度提到很高時(shí),切削溫度仍應(yīng)緩慢上升。
圖6 Salomon的高速切削溫度曲線
某大學(xué)研制了一臺(tái)高速鋸床,用高速鋼鋸片(直徑φ200mm,厚3mm,60刀齒),最高轉(zhuǎn)速為24000r/min,用以鋸切低碳鋼管(φ20mm,厚1.5mm)和鋁板(厚10mm),進(jìn)行了測(cè)力、測(cè)溫的試驗(yàn),最高切削速度達(dá)每分鐘萬(wàn)米以上。因鋸切切削面積不固定,切削時(shí)間很短,力、溫測(cè)量不易測(cè)準(zhǔn),但是沈陽(yáng)理工大學(xué)所做的工作仍是十分可貴的。
某大學(xué)用SG-4陶瓷工具端銑T10A淬硬工具鋼(HRC58~65),v=110~177m/min, ap=0.1~0.5mm, fz=0.05~0.127mm/z, 銑削寬度B=40、70、100mm,銑刀直徑do=160、125、80mm,切削溫度θ=17.5 v 1.55 ap0.91 fz1.44 B0.46do-0.31(℃)。
某大學(xué)還做了陶瓷刀具車(chē)削幾種硬材料的切削溫度試驗(yàn)。
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