金屬切削在切削區(qū)內產生的溫度高達 800 至 900 ℃，在該切削區(qū)內，切削刃會促使工件材料變形并將其切除。在連續(xù)車削加工中，熱量以穩(wěn)定的線性方式產生。與此相反，銑刀齒間歇性地切入和切出工件材料，切削刃的溫度也會交替地升高和下降。加工系統(tǒng)的元件會吸收金屬切削過程中產生的熱量。通常，10% 的熱量進入工件，80% 進入切屑，10% 進入 刀具。最好的情況是切屑帶走絕大部分的熱量，因為高溫會縮短刀具壽命，并損壞所加工的零件。

工件材料的不同導熱性以及其它加工因素，都會對熱量的分布產生顯著影響。當加工導熱性較差的工件時，傳入刀具的熱量會增加。加工硬度較高的材料會比加工硬度較低的材料產生更多熱量。在通常下，更高的切削速度會增加熱量的產生，更高的進給量會加大切削刃中受高溫影響的區(qū)域。

在以銑削加工為主的斷續(xù)切削工況中，刀具的嚙合弧度、進給量、切削速度、切削刃槽型的選擇對熱量的產生、吸收和控制都有影響。

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嚙合弧度

由于銑削過程的間歇性質，切削齒只在部分加工時間內產生熱量。切削齒的切削時間百分比由銑刀的嚙合弧決定，而嚙合弧則受到徑向切削深度和刀具直徑的影響。

不同銑削工藝的嚙合弧也不同。在槽銑中，工件材料包圍一半的刀具，嚙合弧是刀具直徑的 100%。切削刃一半的加工時間都花在切削上，因此熱量迅速積聚。在側銑中，相對較小的刀具部分與工件嚙合，切削刃有更多的機會向空氣中散熱。

02

切削速度

為了保持切削區(qū)內的切屑厚度和溫度與刀具在滿刀切削時的值相等，刀具供應商制定了補償系數(shù)，用于在刀具嚙合量百分比減小時增加切削速度。

從熱負荷角度來看，嚙合弧小，切削時間可能不足以產生最大刀具壽命所需的最低溫度。增加切削速度通常會產生更多的熱量，將小嚙合弧與更高的切削速度相結合有助于將切削溫度提升至所需的水平。更高的切削速度會縮短切削刃與切屑接觸的時間，從而減少傳入刀具的熱量?？傮w而言，更高的切削速度會減少加工時間并提高生產率。

另一方面，更低的切削速度會降低加工溫度。加工中產生的熱量過多，降低切削速度可將溫度降至可接受的水平。

03

切削厚度

切屑厚度會對熱量和刀具壽命產生極大的影響。切屑厚度過大，造成的重負荷會產生過多的熱量和切屑，甚至導致切削刃斷裂。切屑厚度過小，切削過程只在切削刃的較小部分上進行，而增加的摩擦和熱量會導致迅速的磨損。

銑削中產生的切屑的厚度會隨著切削刃進出工件而不斷變化。因此，刀具供應商采用“平均切屑厚度”的概念來計算旨在保持最高效切屑厚度的刀具進給量。

確定正確的進給量所涉及的因素包括：刀具的嚙合弧或徑向切削深度以及切削刃的主偏角。嚙合弧越大，產生理想平均切屑厚度所要求的進給量就越小。同樣，刀具的嚙合弧越小，獲得相同切屑厚度就需要更高的進給量。刀具的切削刃主偏角也會影響進給要求。當切削刃偏角為 90°時，切屑厚度最大，因此，為了達到相同的平均切屑厚度，減小切削刃主偏角就需要提高進給量。

04

切削刃槽型

銑刀刀體的幾何角度和切削刃有助于控制熱負荷。工件材料的硬度及其表面狀況決定刀具前角的選擇。正前角的刀具產生的切削力和熱量較小，同時還可使用更高的切削速度。但是，正前角刀具比負前角刀具薄弱，負前角刀具可產生更大的切削力和更高的切削溫度。

切削刃的槽型可以引起和控制切削作用及切削力，從而影響熱量的產生。刀具與工件接觸的刃口可以進行倒角、鈍化或是鋒利的。經過倒角或鈍化的刃口強度更大，產生的切削力更大、熱量更多。鋒利的刃口，可以減小切削力并降低加工溫度。

切削刃后的倒棱用于引導切屑，它可以是正倒棱也可以是負倒棱，正倒棱同時會產生較低的加工溫度，而負倒棱設計強度更高，產生更多熱量。

銑削過程為斷續(xù)切削，銑削刀具的切屑控制特征通常不如在車削中那么重要。根據(jù)所涉及的工件材料以及嚙合弧，判斷形成和引導切屑所需的能量可能會變得十分重要。狹窄或強制斷屑切屑控制槽型能夠立即卷起切屑，并產生更大的切削力和更多熱量。更開闊的切屑控制槽型可產生更小的切削力和更低的加工溫度，但可能不適用于某些工件材料和切削參數(shù)組合。

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冷卻

控制金屬切削加工中產生的熱量的方法是控制冷卻液的應用。溫度過高會導致切削刃快速磨損或變形，因此必須盡快控制熱量。為了有效地降低溫度，必須對熱源進行冷卻。

多種彼此相關的因素共同形成了金屬切削加工中的負荷。在加工過程中，這些因素會相互影響。本文探討了銑削加工中的熱量問題以及它們與機械因素的關系。熟悉產生金屬切削負荷的各項因素及其相互作用的總體結果，將有助于制造商優(yōu)化其加工工藝并最大限度地提高生產率和盈利能力。