熱伝達の切断とは

切削熱の発生原理

切削熱は、3 つの変形ゾーンで生成されます。切断プロセス中、3 つの変形ゾーンでの金属の変形と摩擦が、切断熱の根本的な原因です。切削加工中の変形や摩擦の仕事のほとんどは、切削熱に変換されます。下の図は、切削熱による発熱と分散の場所を示しています。

切削熱による発熱量と 3 つの変形領域で発生する発熱の割合は、切削条件によって異なります。プラスチック金属材料を加工する場合、逃げ面摩耗量が大きくなく、切削厚が大きい場合、最初の変形ゾーンで発生する熱が最も大きくなります。工具摩耗量が大きく、切削厚が小さい場合、第 3 変形領域発熱の割合が高くなります。次の図は、ニッケル、クロム、モリブデン、バナジウム、鋼を超硬工具で加工した場合の、3 つの変形領域で発生する熱と切り込みの厚さの比率を示しています。

図 1. ニッケル、クロム、モリブデンの発熱の 3 つの比率

1. 第1変形帯 第2変形帯 第3変形帯

鋳鉄などの脆性材料を加工する場合、切りくずの形成により、切りくずの接触長が小さく、すくい面の摩擦が小さく、第 1 および第 2 変形領域での発熱の割合が減少します。 .したがって、第３の変形ゾーンで発生する熱の割合は相対的に増加する。 .

切削プロセス中に発生する切削熱は、切りくず、ワークピース、工具、および周囲の媒体によって切削ゾーンの外側に放散されます。各経路による熱伝達の割合は、切削形状、工具、被削材、および周囲の媒体に関連しています。 50%～86% は旋削加工時の熱が切りくずに奪われ、40%～10% が旋削工具に伝達され、9%～3% が工作物に導入され、約 1% が空気中に導入されます。穴あけ時に、28% の熱が切りくずによって奪われ、14.5% が工具に伝達され、52.5% がワークピースに導入され、約 5% が周囲の媒体に導入されます。

さらに、切断速度「υ」も、各ルートの熱伝達率に一定の影響を与えます。切削速度が高いほど、切りくずによって持ち去られる熱が少なくなります。下のグラフは、熱伝達に対するエンタルピーの影響を示しています。

図 3 切削熱伝達に対する切削速度の影響

I—工具 II—工作物 III—チップ

切削熱と切削工程への影響

工作物を工具で切削する際に発生する熱を切削熱といいます。切削熱も切削工程における重要な物理現象であり、切削工程に多くの影響を与えます。切削の熱がワークに伝わり、ワークの熱変形を引き起こし、加工精度が低下します。ワークピースの表面が局所的に高温になると、加工面の品質が低下します。

工具に伝わる切削熱は、工具の磨耗の重要な原因です。切削熱も工具の摩耗を引き起こし、切削の生産性とコストに影響を与えます。つまり、切断熱は、切断の品質、生産性、およびコストに直接的および間接的な影響を与えます。熱の発生と切削熱の変化の大原則を研究・習得し、切削熱の悪影響を許容範囲内に抑えて加工を行ってください。制作には大きな意味があります。

切削温度に影響を与える主な要因

まず、切削温度に対する切削量の影響

1. 切削速度は切削温度に大きく影響します。実験によると、切削速度が上がると、切削温度が大幅に上昇します。

2. 送り速度 f も切削温度に一定の影響を与えます。送り量が増えると、単位時間あたりの切りくず量が増え、切削加工時に発生する切削熱も大きくなり、切削温度が上昇します。

ただし、送り速度の増加に伴う切削温度の上昇は、切削速度ほど重要ではありません。

3. 切込み ap は切削温度にほとんど影響しません。切断領域で発生する熱は、切込み ap が増加した後に比例して増加するため、熱放散条件が改善されるため、切断温度の上昇は重要ではありません。