一、木材切削中發(fā)熱現(xiàn)象
木材切削所消耗的能量中，除消耗于加工面和切屑中的應(yīng)變能量外，大部分都轉(zhuǎn)化為熱。我們把由切削轉(zhuǎn)化成的熱稱為切削熱( heat of cutting)。切削熱會加熱刀具、切屑和加工面，因而使它們的溫度上升。
切削熱主要發(fā)生在切削刃前方工件發(fā)生塑性變形的區(qū)域，即前刀面和切削以及后刀面和工件接觸產(chǎn)生摩擦的區(qū)域（圖1-17）。金屬切削加工時，其切削能量大約70%消耗于剪切變形，因此發(fā)熱區(qū)主要集中在從刀具的刃口延伸到剪斷面，以及前刀面與切屑發(fā)生摩擦區(qū)域。但木材切削時，由于切削變形所需的力比金屬要小很多，切削速度要高近百倍，因此通常條件下，木材切削時前刀面上的摩擦發(fā)熱最為重要。出于已加工表面的彈性恢復(fù)較大，后刀面的摩擦發(fā)熱也不可忽視。鋸切和鉆削加工這類閉式切削，與切屑形成無直接關(guān)系的刀具部分也會與切削面發(fā)生摩擦而發(fā)熱。
切削熱不僅會使切削刀具溫度升高，還會提高切屑和工件溫度。但木材切削時刀具以外的溫度基本都不討論。所以說到切削溫度，一般都是指刀具溫度。
二、刀具溫度
刀具溫度升高引起的結(jié)果有兩個，一方面是刃溫度上升會加速刀具的磨損；另一方面是刀本體不均勻的溫度分布，會使刀具喪失其原有的穩(wěn)定性。前者是由于刀具材料在高溫時硬度降低，或發(fā)生熱劣化；后者與刀具自身的熱膨脹和熱應(yīng)力有關(guān)，圓鋸片的熱壓出曲失穩(wěn)和帶鋸條的屈服強(qiáng)度降低等都與圓鋸片半徑方向和帶鋸條寬度方向的溫度分布有關(guān)。
三、刀具溫度上升的原因
刀具切削時，刀齒與切屑和工件接觸部分摩擦生熱，同時齒尖的熱量向整個刀刃和刀體以熱傳導(dǎo)的形式擴(kuò)散熱量，然后，再向周圍環(huán)境輻射散熱。因此，刀具溫度的問題最終要?dú)w結(jié)于求解界面間穩(wěn)定和非穩(wěn)定的熱傳導(dǎo)問題．而溫度分布取決于接觸面單位時間傳遞的熱量、接觸面積、熱量傳遞持續(xù)的時問、刀具的形狀和熱物理特性、周圍環(huán)境的溫度和氣流速度等。
刀具溫度隨時間的變化規(guī)律與刀具的受熱狀態(tài)有關(guān)，即決定于切削方式。車削和鉆削，在確定時間內(nèi)連續(xù)生成切屑，在刀具與工件接觸部位溫度最高，且呈直線上升趨勢（圖1-18），接觸部位的溫度通常處于穩(wěn)定狀態(tài)。銑削和鋸切等多刀刃切削時，形成斷續(xù)的切屑，刃口溫度受熱也是不連續(xù)的，因此刃口溫度時而上升，時而下降，刀體溫度緩慢匕升。此時刀刃與工件接觸的時間越短，溫度變化的區(qū)域亦越窄。，由于木材切削刀刃與木材工件接觸的時問很短，一般僅數(shù)毫，秒，因此切削熱僅影響到工件接觸面下約1mm以內(nèi)的范圍。
伴隨切屑生成而產(chǎn)生的熱量以什么樣的比例傳導(dǎo)到刀具、切屑和加工面將直接關(guān)系到它們在切削過程中的溫度變化。金屬切削時，切削速度越快，則傳導(dǎo)到切屑的熱量越多。在高速切削時，大部分熱量隨切屑一起被帶走。木材切削時，刀具表面的摩擦是產(chǎn)生熱量的主要來源，因?yàn)槟静牡臒醾鲗?dǎo)系數(shù)比金屬刀具要小很多，因此傳導(dǎo)到刀具的熱量要比金屬切削時大很多。
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