如何降低切削温度及切削热？

切削热是切削过程中产生的重要物理现象之一。切削过程所消耗的能量几乎全部转变成热能，大量的切削热使切削温度升高。虽然有被切材料受热软化使切削力降低以及积屑瘤等消失的有利方面，但也因加剧了刀具磨损而缩短了刀具的寿命。同时刀具、工件产生热变形会影响加工精度，在加工表面生成热变质层而影响表面质量。总的来说切削温度升高是有害的。

1.切削热的产生与传递

切削热来自切削区域的三个变形区。切削塑性材料时，切削热主要来源于第一、第二变形区；切削脆性材料时，切削热主要来源于第三变形区。

切削热分别由切屑、工件、刀具和周围介质传导出去。各部分传出热量的比例随工件材料、刀具材料及加工方式等不同而不同。

2.切削温度的分布

根据实验结果，并辅以传热学计算，所得的切屑、刀具和工件的温度分布情况如图2-16所示。图2-16中的曲线为等温线，即每条曲线上各点温度相等。由图2-16可知，切削温度分布极不均匀，温度梯度很大。所谓温度梯度是指在等温线的法线方向上，单位长度距离上的温度降落量。在形成长切屑的情况下，切屑下层第二变形区的温度最高；在刀具中，离切削刃和刀尖一定距离的地方温度最高，相对地说，切削刃的温度较低；工件温度比切屑、刀具低得多，较高的切削温度仅存在于切削刃附近一个很窄小的范围，工件其他部分的温度和室温相近。

图2-16　切削区域的温度分布高

3.影响切削温度的主要因素

（1）切削用量(www.xing528.com)

增大切削用量时，消耗的切削功率增大，产生的切削热多，切削温度就会上升，其中，背吃刀量对切削温度的影响最小，进给量次之，切削速度最大。因此，为控制切削温度，在机床允许的情况下，选用较大的背吃刀量和进给量比选用大的切削速度更有利。

（2）刀具几何参数

刀具的前角和主偏角对切削温度影响比较大。增大前角，可使切削变形及切屑与前刀面的摩擦减小，产生的切削热减少，切削温度下降。但前角过大（≥25°）时，会使刀头的散热体积减小，使切削温度升高。减小主偏角，可增加切削刃的工作长度，增大刀头的散热面积，降低切削温度。

（3）工件方面

工件材料的强度硬度高，热导率低，高温硬度和高温强度高，都会使切削温度升高。切削塑性金属比切削脆性金属温度高。

（4）其他因素

刀具后刀面磨损增大时，加剧了刀具与工件间的摩擦，使切削温度升高。切削速度越高，刀具磨损对切削温度的升高越明显。适当浇注切削液对降低切削温度有很好的效果。切削液的种类、导热性能、比热容、流量、使用方式及本身的温度等与切削温度有很大关系。