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带锯床设备运行加工锯切热的产生和传导

时间:2020-08-15 00:29 点击次数:

锯切热是带锯床锯切过程中的重要物理现象之一。锯切温度能改变锯齿前面上的摩擦系数,改变工件材料的性能,影响切屑的大小,影响已加工表面的质量,对带锯床锯齿的磨损和耐用度以及生产率等都有影响。

带锯床设备运行加工锯切热的产生和传导

带锯床锯切时所消耗的能量,除了1%-2%用以形成新表面和以晶格扭曲等形式形成潜藏能量外,有98%-99%转换为热能。因此可以近似地认为锯切时所消耗的能量全部转换为热。被锯切金属在刀具作用下产生塑性变形是锯切力的一个重要来源。大量的热能使锯切区的温度升高,直接影响刀具的磨损和使用寿命,并影响工件的加工精度和表面质量。因此,研究锯切热和锯切温度的产生和变化规律,对提高带锯条的使用寿命有重要意义。

在带锯床锯齿的锯切作用下,锯切层金属发生弹性和塑性变形而做功(Q变)是锯切热的主要来源。同时,切屑与锯齿前面、工件与锯齿后面的摩擦也产生大量的热(Q摩)。因此,锯切时共有三个热源产生区域:剪切面、切屑和锯齿前面接触区域、锯齿后面和锯切表面的接触区,如图1所示。三个热源产生的总锯切热Q分别传入切屑中(Q屑)、锯齿中(Q齿)、工件中(Q工)以及周围介质中(Q介)。其产生与传导的关系为

Q=Q变+Q摩=Q屑+Q刀+Q工+Q介

带锯床锯切热的产生与传导

锯切塑性材料时,变形和摩擦都比较大,所以发热较多。锯切速度提高时,因锯切的变形系数下降,所以塑性变形产生的热量百分比降低,而摩擦产生热量的百分比增大。

如果忽略进给运动所消耗的功和锯齿后面上的摩擦功,并假定主运动所做的功全部转化为热量,则单位时间内产生的锯切热Q为

锯切热可由切屑、工件以及周围的介质传导出去。影响热传导的主要因素是工件和锯条的材料以及周围介质的状况。

如果工件的导热系数较高,由切屑和工件传导出去的热量便较多,结果锯切区温度就较低,但整个工件温度升高较快。例如,带锯床锯切导热系数较高的铜和铝工件时,锯切区温度较低,所以锯条的使用寿命较长;但工件温升较快,由于热胀冷缩,在室温下检测的尺寸往往和锯切时测量的结果不符。如果材料的导热系数较低,则锯切热不容易从切屑和工件传导出去,锯切区温度就较高,带锯条磨损较快。例如,带锯床锯切不锈钢和钛合金以及高温合金时,由于它们的导热系数较低,锯切区温度很高,一般双金属带锯条的锯齿材料都是高速钢,温度在600-800°C的时候会出现淬火现象,导致锯齿变钝,磨损较快,需要加注充分的冷却液冷却。

采用冷却较好的水溶剂锯切液能有效降低锯切温度,采用喷雾冷却法,使雾状的锯切液在锯切区受热后汽化,也能吸收大量的热量。但是,由于带锯床的锯切特点,喷雾冷却法实现起来的难度较大,因此一般可采用直接向锯切区域加注冷却液的方法冷却。

 


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