切削金属时,由于切屑剪切变形所做的功和刀具前刀面、后刀面摩擦所做的功都转变为热,这种热称作切削热。虽然传向刀具的切削热较小,但前刀面和后刀面上的温度却影响着切削过程和刀具的磨损情况。切削刃与切削温度对刀具磨损、刀具寿命及加工工艺系统热变形均产生重要的影响。
1、切削热的产生原因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,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。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。
2、影响切削热与切削温度的因素
1) 切削用量对切削热的影响。切削速度 vc 的影响最大,vc 增大一倍,使切削温度增加32%;进给量 f 的影响次之,f 增大一倍,切削温度增加18%;背吃刀量 ap 影响最小,ap 增加一倍,切削温度增加7%。这些影响规律的主要原因是,切削速度 vc 提高,刀具与切屑间摩擦剧增;背吃刀量 ap 增加,虽然变形、摩擦增加,但散热条件显著改善。
2) 工件材料的影响。工件材料主要是通过硬度、强度和导热率影响切削温度。材料硬度、强度低,导热率高,产生切削温度低。
3) 刀具几何角度的影响。增大前角 γ。,能减小变形和摩擦力,降低切削温度。γ。过大、减小了刀头体积,散热也会变差。实践表明,前角γ。=15° 左右对降低切削温度最为有效;主偏角 k 减小,切削变形和摩擦增加,切削热增多,但 kr 减小后刀头体积增大,散热大大改善,故切削温度降低。
4) 切削液的有效浇注方式是降低切削温度的非常重要的措施。