[科普中国]-切削温度

切削时，工件、切屑和刀具吸收切削热而使温度升高。温度的高低不仅取决于切削时产生热的多少，还与热的传导密切相关，因此吸热多且不易散热的部位温度高，一般所说的切削温度是指由刀具、切屑和工件所形成的切削区的平均温度。

切削温度简介切削过程中消耗的能量主要都转化为切削热，切削热及其产生的切削温度直接影响刀具的磨损和寿命，切削温度还能改变工件材料的性能，影响积屑瘤的产生和消失，直接影响工件的加工精度和表面质量。所以，了解切削热的产生和切削温度的变化规律是研究金属切削过程的重要内容。

切削温度对工件、刀具及切削过程将产生一定的影响。高的切削温度是造成刀具磨损的主要原因。但较高的切削温度对提高硬质合金刀具材料的韧性有利。由于切削温度的影响，在精加工时，工件本身和刀杆受热膨胀致使工件尺寸精度达不到要求。切削中产生的热量还会使机床产生热变形而导致加工误差的产生。实验表明，对于给定的刀具材料，以不同的切削用量加工各种工件材料时都有个最佳的切削温度。在这个温度下，刀具磨损强度最小，寿命最长，工件材料的切削加工性也最好。因此，可按最佳切削温度来控制切削用量以提高生产率及加工质量1。

产生和传导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。

影响主要因素1、切削用量的影响。切削用量中，切削速度对切削温度的影响最大。随着切削速度的提高，切屑底层与刀具前刀面之间的摩擦增加，因而摩擦热增加，加之单位时间内金属切除量增多，所消耗的功增多，从而使切削热增加，切削温度大大升高;进给量增加时，单位时间内金属切除量增多，切削热和切削温度上升，但上升幅度不如切削速度那样显著。而切削深度的影响很小，原因是切削深度增加时，切削刃的工作长度成正比地增加，改善了散热条件。因此，在切削面积相同的情况下，选用较大的。

2、刀具角度的影响。

根据生产经验，前角增大，使切屑变形程度减小，产生的切削热减少，因而切削温度下降。但当前角过大时，会使刀具的传导条件变差，反而不利于切削温度的降低。主偏角减小，使切削宽度增大，散热面积增加，切削温度下降。

3、工件材料的影响。

工件材料的强度、硬度越高,切削时消耗的功就越多,产生的切削热就越多,切削温度就越高,如切削钢材比切削铸铁的温度高。工件材料的导热性越好,通过切屑和工件传出的热量越多,切削温度下降得越快。

4、刀具磨损的影响。刀具磨损使切削刃变钝，切削时变形增大，摩擦加剧，切削温度上升。

5、切削液的影响。使用切削液可以从切削区带走大量的热量，可以明显降低切削温度，提高刀具寿命2。

分布1、剪切面上各点温度几乎相同。

2、前刀面和后刀面上的最高温度都不在刀刃上，而是在离刀刃有一定距离的地方。

3、在剪切区域中，垂直剪切面方向上的温度梯度很大。

4、在切屑靠近前刀面的一层（简称底层）上温度梯度很大，离前刀面0.1至0.2mm，温度就可能下降一半。

5、后刀面的接触长度较小，因此温度的升降是在极短时间内完成的。

6、 工件材料塑性越大，则前刀面上的接触长度愈大，切削温度的分布也就较均匀些；反之，工件材料的脆性愈大，则最高温度所在的点离刀刃愈近。

7、工件材料的导热系数愈低，则刀具的前、后刀面的温度愈高。

本词条内容贡献者为:

程鹏 - 副教授 - 西南大学