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物理现象。切削时做的功,可转化为等量的热。功削热除少量散逸在周围介质中外,其余均传入刀具、切屑和工件中,并使它们温度升高,引起工件变形、加速刀具磨损。因此,研究切削热与切削温度具有重要的实用意义。
一、切削热的产生和传导 切削热是由切削功转变而来的。如下图所示,其中包括:剪切区变形功形成的热QP、切屑与前刀面摩擦功形成的热Qrf、已加工表面与后刀面摩擦功形成的热Qαf,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、后刀面与已加工表面接触区,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。产生总的切削热Q,分别传入切屑Qch、刀具Qc、工件Qw和周围介质Qr。切削热的形成及传导关系为:
切削塑性金属时切削热主要由剪切区变形热和前刀面摩擦热形成;切削脆性金属时则后刀面摩擦热占的比例较多。
二、切削温度的计算与测量 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,切削温度一般指切削区域的平均温度θ。 通过切削区域产生的变形功、摩擦功和热传导,可以近似推算出切削温区值。
机床刀具磨损的影响
在后刀面的磨损值达到一定数值后,对切削温度的影响增大;切削速度愈高,影响就愈显著。合金钢的强度大,导热系数小,所以切削合金钢时刀具磨损对切削温度的影响,就比切碳素钢时大。 5.切削液的影响 切削液对切削温度的影响,与切削液的导热性能、比热、流量、浇注方式以及本身的温度有很大的关系。从导热性能来看,油类切削液不如乳化液,乳化液不如水基切削液。
空心钻头用量较少,加工批量小,因此设计钻头时应考虑其加工工艺问题,尽量以常用机加工设备和常用刀具实现加工及刃磨。
切屑经前刀面流出,因此前刀面的形状直接影响切屑形状和排屑性能。切屑在流出过程中受到前刀面挤压和摩擦,进一步产生变形。切屑底层金属变形程度最大,并沿前刀面产生滑移,使切屑底层长度较长,从而形成各种卷曲形状。使用空心钻头钻孔时,希望切屑成碎屑或带状屑,以利于排屑。为便于加工和刃磨,前刀面必须设计为平面,且不开断屑槽。前刀面在使用中不需要重磨。
后刀面是空心钻头最易重磨的面,也是磨损速度最快的面,因此空心钻头的刃磨是以刃磨后刀面来实现。
副后刀面分为内副后刀面和外副后刀面。从重磨角度来说,重磨内、外副后刀面不易实现,因此副后刀面应设计为不重磨形式。
根据以上分析,将该空心钻头刀刃设计为图1所示形式。加工实践证明,该设计完全可以满足使用要求和刀具重磨要求。