高速切削中工件热变形误差形成机理研究.docx

高速切削中工件热变形误差形成机理研究
摘要
高速切削过程中，工件热变形误差是影响加工精度的主要因素之一。本文针对高速切削中工件热变形误差形成机理进行了研究。通过对高速切削工具与工件接触面的热流场分析，分析了高速切削中工件热变形误差的主要形成机理。同时，提出了减少工件热变形误差的方法，为高速切削加工提供了参考。
关键词：高速切削；工件热变形误差；热流场；形成机理；减少误差
1.引言
近年来，随着制造业的快速发展，高速切削技术得到广泛应用。在高速切削过程中，工件热变形误差是常见的问题之一，严重影响了加工精度。因此，研究高速切削中工件热变形误差形成机理，对于提升加工精度和提高生产效率具有重要意义。
2.工件热变形误差的形成机理
在高速切削过程中，由于热量的积聚，工件表面温度急剧升高，导致工件表面膨胀，从而形成工件热变形误差。具体来说，工具与工件接触面的热流场是导致工件热变形误差的主要原因。
在高速切削中，传热主要是由热辐射和对流热传导完成的。工具与工件接触面的热流场在高速切削中关键的影响因素是切削温度。切削温度是指刀具切入切削区时与工件接触面的热流场所形成的热度场。高速切削中，工件表面温度高达500℃以上，且切削速度快，切削深度大，加工过程中热量不易散发，这导致热量积聚，工件表面温度急剧升高。
由于工件热变形误差的形成机理与工具与工件接触面的热流场密切相关，因此分析热流场分布，探究热流场对工件热变形误差的影响，对于提高加工精度至关重要。
3.减少工件热变形误差的方法
为了减少工件热变形误差，需要从以下三个方面入手：
3.1选择适当的材料
材料是影响工件热变形误差的重要因素。一般而言，热导率大、热膨胀系数小的金属材料，对热变形误差的控制能力强。因此，在高速切削加工中，应该选择这类材料，以减少工件热变形误差。
3.2降低切削温度
降低切削温度是减少工件热变形误差的重要手段。主要方法包括：降低切削速度和提高润滑条件。其中，提高润滑条件是降低切削温度的最有效方法，通过给切削区域喷洒冷却液，可以有效降低热流场的温度。
3.3优化刀具及工艺参数
选择适当的刀具及合适的工艺参数，对于减少工件热变形误差也是至关重要的。优化刀具及工艺参数可以有效降低切削时的热量积聚，从而减少工件热变形误差。
4.结论
高速切削中，工件热变形误差是影响加工精度的主要因素之一。本文分析了高速切削中工件热变形误差的主要形成机理，并提出了减少工件热变形误差的方法。通过选择适当的材料、降低切削温度及优化刀具及工艺参数等方法，可以有效减少工件热变形误差，提高加工精度和生产效率。