第五章切削热和切削温度
切削热是金属切削过程中重要的物理现象。切削热使切削区产生较高的切削温度，反过来又影响切屑变形、影响刀具磨损和工件的加工精度及表面质量。因此，本章内容对金属切削理论和生产实践都具有重要意义。
5．1 必备知识和考试要点
1．了解研究切削热和切削温度的重要性。
2．明确切削热的来源、切削热的传出方式。
3．熟悉切削温度的测量方法。
4．熟悉影响切削温度的主要因素及控制方法。
5．了解切削温度的分布情况及规律。
5．2 典型范例和答题技巧
[例5.1] 为什么要研究切削热的产生和传出?仅从切削热的产生多少能否说明切削区的温度?
[答案] 切削热的产生和传出决定切削区的切削温度，而切削温度又影响切削过程，影响刀具磨损、影响工件的加工精度和表面质量。
产生切削热的多少取决于切削功消耗的多少。切削区的切削温度的高低不仅与产生的切削热多少有关，还与由刀具、切屑、工件及周围介质传出的热量多少有关。如果产生的热量多于传出的热量，切削温度就升高，反之，切削温度就降低。所以，仅以切削热产生的多少不能决定切削区的温度。
[例5．2] 切削热是怎样产生和传出的?主要受哪些因素影响?
[答案] 切削时切削层金属发生塑性变形以热的形式释放出来，切屑与前刀面之间、工件与后刀面之间强烈的摩擦也产生大量的热。所以，切削时的三个变形区是产生切削热的三个热源。切削热是由刀具、切屑、工件及周围介质传出的，由它们将切削热带走或从切削区传导出去。
切削热可用切削时所做的切削功表示，即P m=F z v = CF zαp f0.75 v0.85 K Fz .式中有
关因素对切削热影响程度的排列顺序依次为αp—v—f, 其它因素对切削热的影响和它们对切削力影响的情况相同。影响切削热传出的因素有：工件材料的导热系数愈大，由切屑和工件传出的热量就愈多；刀具材料的导热系数愈大，由刀具传出的热量就愈多；切削温度愈高，切削厚度愈大，由切屑带走的热量就愈多；采用冷却性能好的切削液和好的浇注方式可使切削热能更多地传出。
[例5．3] 背吃刀量和进给量对切削力和切削温度的影响是否一样?为什么?如何运用这—规律指导生产实践?
[答案] 背吃刀量对切削力和切削温度的影响不一样。背吃刀量增大1倍，主切削力就增大1倍，产生的热量也成倍增加，但对切削温度的影响很小。因为背吃刀量直接决定切削宽度和切削刃的实际工作长度。切削变形主要在垂直切削宽度方向的平面内发生，与切削宽度方向的尺寸关系不大。这样，背吃刀量增加，切削热增加，但同时切削宽度、切削刃参加工作的长度也相应增加，改善了散热条件，结果使切削温度变化不大。进给量对切削力和切削温度的影响也有差异。进给量增大，切削力、切削温度增加，是以指数约为0．8的关系增大。同时，切削厚度a c，也成比例增大，刀屑接触长度也增加，由切屑带走的切削热增加，散热面积也有所增加。这样，进给量对切削温度的影响指数小于对切削力和切削热的影响指数，即对切削温度的影响小于对切削力的影响。进给量与背吃刀量比较，对切削力的影响小于αp对切削力的影响，对切削温度的影响大于αp对切削温度的影响。
切削加工生产追求的目标是高效率和低成本。αp和f增大都能提高生产效率，但从消耗能源考虑，增大f比增大αp有利；从减小切削温度、增加刀具耐用度考虑，增大αp比增
大f有利。实际上，一般要根据生产中的具体条件和要求综合分析，合理选择αp和f。
[例5．4] 研究切削区温度场的意义何在?用什么方法测出切削温度场?
[答案] 切削时，产生的大量切削热将使切削温度升高，另外产生的切削热又不断地传出，使切削区各点的温度不相同，形成温度场。温度场的情况影响刀具磨损和工件的加工质量。所以，研究切削区温度场及其分布规律具有重要的意义。
目前应用较广且成熟可靠的测量温度场的方法有人工热电偶法、半人工热电偶法，此外还有幅射测温法和红外照像法等。
[例5. 5] 解释切削用量三要素对切削力和切削温度的影响为什么正好相反。
[答案] 切削用量三要素对切削力影响程度大小的排序为αp—f—v，对切削温度影响程度大小的排序为v—f—αp。因为切削深度αp增大，使变形力增大，摩擦力增大，因而切削力增大。αp增大时，切削厚度αw不改变，切削宽度αw随αp成比例增大，由于αw与切屑变形系数?和摩擦系数μ关系不大，所以αp增大1倍时，切削力也相应增大1倍。另一方面，由于切削变形是在垂直于切削宽度方向的平面内，与切削宽度尺寸关系不大。这样，αp增大，切削宽度也成比例增大，产生的切削热增大的同时，也相应增大了散热面积，其结果使切削温度的变化不大。进给量f增大，同样使切削面积增大，切削力也增大。但是f增大后切削厚度αc也成比例增大，则切屑变形系数?和摩擦系数μ减小，所以f对切削力的影响小于αp对切削力的影响。另一方面，f对切削热的影响与对切削力的影响相同。但是由于切削厚度αc增大，由切屑带走的热量增多，同时切屑与前刀面接触长度增加，散热面积增加，其结果是f增加，切削温度也有所增加，其影响程度小于对切削力的影响，大于αp对切削温度的影响。切削速度v增大，切削力变化不大，但切削功率成比例增大，产生的切削热也成比例增大，并且散热面积稍有减小，其结果使切削温度升高。由上述分析可知：切削用量三要素对切削温度影响程度大小的顺序是v—f—αp。
[例5．6l 增大前角可以使切削温度降低的原因是什么?是不是前角愈大，切削温度愈低?
[答案] 前角γo的大小影响切削过程中的变形和摩擦。增大前角，切削力下降，产生的切削热减少，切削温度降低。但是前角过大(超过208)时，由于刀具楔角变小，而使散热体积减小，切削温度反而上升。所以不是前角愈大，切削温度愈低。
[例5．7] 加工钢料等塑性材料和加工铸铁等脆性材料，前刀面和后刀面哪一方面切削温度高?为什么?
[答案] 加工钢料塑性材料时，前刀面的切削温度比后刀面的切削温度高，而加工铸铁等脆性材料时，后刀面的切削温度比前刀面的切削温度高。因为加工塑性材料时，切屑在前刀面的挤压作用下，其底层金属和前刀面发生摩擦而产生大量切削热，使前刀面的温度升高。加工脆性材料时，由于塑性变形很小，崩碎的切屑在前刀面滑移的距离短，所以前刀面的切削温度不高，而后刀面的摩擦产生的切削热使后刀面切削温度升高而超过前刀面的切削温度。
[例5．8] 切屑—刀具—工件温度场内，最高温度点位于何处?为什么?
[答案] 前刀面和后刀面上的最高温度都不在刀刃上，而是离开刀刃有一定距离的
地方。切削区最高温度点大约在前刀面与切屑接触长度的一半处，这是因为切屑在第一变形区加热的基础上，切屑底层很薄一层金属在前刀面接触区的内摩擦长度内又经受了第二次剪切变形，切屑在流过前刀面时又继续加热升温。随着切屑沿前刀面的移动，对前刀面的压力减小，内摩擦变为外摩擦，发热量减少，传出的热量多，切削温度逐渐下降。
[例5．9] 为什么切削不锈钢和高温合金时，其切削温度要比切削其它常用材料都高许多。
[答案] 不锈钢中的合金元素(Cr、Ni)含量高，导热系数小(仅为45钢的1／3)；不同牌
号的不锈钢成分不同、组织不同，有的强度、硬度高，有的塑性、韧性大，有的加工硬化严重。因此，切削加工性不好，切削力大，切削温度高。高温合金中的合金元素含量更高，导热系数小，除不锈钢具有的特性外，还有高温硬度高等问题，因此高温合金的切削加工性很差、切削力大、切削温度很高。
车削时切削温度的测量 一、实验目的及要求 1、掌握用自然热电偶法测量切削区平均温度的方法。 2、研究车削时，切削热和切削温度的变化规律及切削用理（包括切削速度、走刀量f、切削深度ap）对切削θ的影响。 3、用正交试验设计，确定在切削用量的三个因素中，影响切削温度的主次因素。 二、实验内容 用高速钢车刀和45#钢工件组成的热电偶，以正交试验计法实验切削温度的变化规律。 三、实验设备及用具 1、设备：CA6140型变通车床。 2、仪器：VJ37型直流电位差计（或毫伏表）。 3、刀具：高速钢外圆车刀。 4、工件：45#钢。 四、自然热电偶法测量温度的基本原理和方法 用热电偶测量温度的基本原理是：当两种化学成份不同的金属材料，组成闭合同路时，如果在这两种金属的两个接点上存在温度差（通常温度高的一端称为热端，温度低的一端称为冷端）。在电路上就产生热电势，实验证明，在一定的温度范围内，该热电热与温度具有某种线性关系。 热电偶的特性是： （1）任何两种不同金属都可配制成热电偶。 （2）任何两种均质导体组成的热电偶，其电动热的大小仅与热电极的材料和两接点的温度T、To有关，而与热电偶的几何形状及尺寸无关。 （3）当热电偶冷端温度保持一定，即To=C时，热电势仅是热端温度T的单值数，E= （t），这样，热电偶测量端的温度与热电势建立了——对应关系。 用自然热电偶法测量切削温度时，是利用刀具与工件化学成份的不同而组成热电偶的两级，如图（一）所示。（刀具和工件均与机床绝缘，以消除寄生热电偶的两极的影响），切削时，工件与刀具接触区的温度升后，就形成了热电偶的热端，而工件通过同材料的细棒或切屑再与导体连接形成一冷端，刀具由导线引出形成另一冷端，如在冷端处接入电位差计，即可测得热电势的大小，通过热电热——温度的换算从而反映出刀具与工件接触处的平均温度。 为了将测得的切削温度毫伏值换算成温度值，必须事先对实验用的自然热电
实验二采用红外热像仪的切削温度测量 一、实验概述 切削过程中，会产生一系列物理现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损等。对切削加工过程中的切削力、切削温度进行实时测量，是研究切削机理的基本实验手段和主要研究方法。通过对实测的切削温度进行分析处理，可以推断切削过程中的切削变形、刀具磨损、工件表面质量的变化机理。在此基础上，可进一步为切削用量优化，提高零件加工精度等提供实验数据支持。 本实验是使用红外热像仪进行切削温度的非接触测量，研究切削用量对于切削温度的影响。通过本实验可使同学们熟悉制造技术工程中的基础实验技术和方法，了解用先进的仪器设备研究传统切削加工的方法。 二、实验目的 1、学习及掌握红外热像仪测量切削温度的方法,了解红外成像测温原理 2、研究υc、f对切削温度的影响. 三、实验仪器设备 1、CA6140车床 2、Flir A315 红外热像仪 3、刀具：YT15,角度：γ o = α o = κr= λs= 。 4、试件：45钢棒料 说明：刀具参数、车床和工件由各班学委负责准备或负责，红外热像仪的操作由胡玉琴同学负责。 四、实验原理 红外热像仪的基本工作原理是利用了斯蒂芬—波尔兹曼定律,即 E =εσT4（1） 式中 E ———物体辐射单元单位面积的辐射能量(W/ m2) ε———物体辐射单元表面辐射率(取决于物体表面性质) σ———斯蒂芬—波尔兹曼常数(σ = 5.76 ×10 - 8W/ m2·K4) T ———物体辐射单元的表面温度(K) 切削时,红外热像仪通过光机扫描机构探测工件(或刀具) 表面辐射单元的
辐射能量,并将每个辐射单元的辐射能量转换为电子视频信号,通过对信号进行处理,以可见图像的形式进行显示,显示的热像图代表被测表面的二维辐射能量场,若辐射单元的表面辐射率已知,则可通过斯蒂芬—波尔兹曼定律求出辐射单元表面的温度分布场及动态变化。虽然红外热像仪所测温度为相对温度,滞后于实际切削温度,但根据传热反求算法可准确求得切削过程中工件(或刀具) 的温度变化规律及动态分布。红外热像仪测温法具有直观、简便、可远距离非接触监测等优点,在恶劣环境下测量物体表面温度时具有较大优越性。 图1 红外热像仪组成结构原理图 注意：红外热像仪属于高值、精密、易损设备，未经允许，不能搬动或触摸。 五、实验方法与步骤 1．熟悉要使用的红外热像仪及其在线测量软件（Monitor；Tools；SDK），机床操作手柄及安全注意事项，安装试件，安放好红外热像仪及电脑设备，请辅导教师检查。 2．试验走刀量 f 对切削温度的影响 固定a p，V改变f，切削，记录保存瞬时的温度分布图和温度随时间的变化曲线。3．试验切削速度对切削温度的影响 固定a p，f 改变V 切削，记录保存瞬时的温度分布图和温度随时间的变化曲线。 六、实验报告要求 1、自行设计切削温度测量的单因素实验表格（预习完成），认真总结红外热像仪测温原理和方法。 2、对获得的温度分布图和变化曲线数据进行整理分析，并与教材上的经验公式计算结果进行比较分析。图线要贴在实验报告上。
热工测量仪表作业 切削温度测量方法概述Summary of Cutting Temperature Measurement Methods 作者姓名：王韬 专业：冶金工程 学号：20101360 指导老师：张华 东北大学 Northeastern university 2013年6月
切削温度测量方法概述 王韬 东北大学 摘要：高速切削加工现已成为当代先进制造技术的重要组成部分,切削热与切削温度是高速切削技术研究的重要内容。本文根据国内外高速切削温度测量方法的研究现状，对目前常用的切削温度测量方法进行了分类和比较，主要包括接触式测温、非接触式测温和其他测量方法三种，详细介绍了热电偶法、光辐射法、热辐射法、金相结构法等几种常用切削测温方法的基本原理、优缺点、适用范围及发展状况；介绍了几种新型高速切削温度测量方法。最后对各种测量方法作了比较，探讨了切削温度实验测量方法研究的发展方向。 关键词: 切削温度，测量方法，发展状况 Summary of Cutting Temperature Measurement Methods Wang Tao Northeastern university Abstract: High-speed machining has become an important part of the contemporary advanced manufacturing technology. Cutting heat and cutting temperature is the important content of high speed cutting technology research. This paper gives the background to the measurement of metal cutting temperatures and a review of the practicality of the various methods of measuring cutting temperature while machining metals. Classify the cutting temperature measurement methods, mainly including non-contact temperature measurement, non-contact temperature test of other three kinds of measurement methods; Introduced the thermocouple method, radiation method, radiation method and metallographic structure of the basic principle of several kinds of commonly used cutting temperature measurement method, the advantages and disadvantages, applicable scope and the status of the development; Several new high-speed cutting temperature measurement methods are introduced. Finally discusses the development direction of cutting temperature experiment measurement method research for a variety of measurement methods. Keywords:metal cutting, cutting temperature, measurement method
3中国博士后科学基金资助项目(项目编号:中博基2000-23) 教育部留学回国人员科研启动基金资助项目(项目编号:教外司留 2000-479) 收稿日期:2001年10月 切削温度测量方法综述3 刘战强 黄传真 万 熠 艾 兴 山东大学 摘 要:对目前常用的切削温度测量方法进行了综合评述,介绍了各种测温方法的基本原理、优缺点及适用范围。关键词:金属切削, 切削温度, 测量方法 Summary of Cutting T emperature Measurement Methods Liu Zhanqiang Huang Cuanzhen Wan Y i et al Abstract :The present methods used to measure the cutting temperature are summarized.The fundamental principles ,merits and demerits and application ranges of these cutting temperature measurement methods are introduced. K eyw ords :metal cutting , cutting temperature , measurement method 1 引言 在机械制造业中,虽然已发展出各种不同的零件成型工艺,但目前仍有90%以上的机械零件是通过切削加工制成。在切削过程中,机床作功转换为等量的切削热,这些切削热除少量逸散到周围介质中以外,其余均传入刀具、切屑和工件中,刀具、工件和机床温升将加速刀具磨损,引起工件热变形,严重时甚至引起机床热变形。因此,在进行切削理论研究、刀具切削性能试验及被加工材料加工性能试验等研究时,对切削温度的测量非常重要。测量切削温度时,既可测定切削区域的平均温度,也可测量出切屑、刀具和工件中的温度分布。常用的切削温度测量方法主要有热电偶法、光辐射法、热辐射法、金相结构法等[1～5]。 2 切削温度测量方法 2.1 热电偶法 当两种不同材质组成的材料副(如切削加工中的刀具—工件)接近并受热时,会因表层电子溢出而产生溢出电动势,并在材料副的接触界面间形成电位差(即热电势)。由于特定材料副在一定温升条件下形成的热电势是一定的,因此可根据热电势的大小来测定材料副(即热电偶)的受热状态及温度变化情况。采用热电偶法的测温装置结构简单,测量方便,是目前较成熟也较常用的切削温度测量方法。根据不同的测量原理和用途,热电偶法又可细分为以下几种: (1)自然热电偶法 自然热电偶法[1,3,4]主要用于测定切削区域的 平均温度。采用自然热电偶法的测温装置如图1所示。 它是利用刀具和工件分别作为自然热电偶的两极,组成闭合电路测量切削温度。刀具引出端用导线接入毫伏计的一极,工件引出端的导线通过起电刷作用的铜顶尖接入毫伏计的另一极。测温时,刀具与工件引出端应处于室温下,且刀具和工件应分别与机床绝缘。切削加工时,刀具与工件接触区产生的高温(热端)与刀具、工件各自引出端的室温(冷端)形成温差电势,该电势值可用接入的毫伏计测出,切削温度越高,该电势值越大。切削温度与热电势毫伏值之间的对应关系可通过切削温度标定得到。根据切削实验中测出的热电势毫伏值,可在标定曲线上查出对应的温度值。 图1 自然热电偶法测量切削温度示意图 采用自然热电偶法测量切削温度简便可靠,可 方便地研究切削条件(如切削速度、进给量等)对切削温度的影响。值得注意的是,用自然热电偶法只能测出切削区的平均温度,无法测得切削区指定点的温度;同时,当刀具材料或(和)工件材料变换后,切削温度—毫伏值曲线也必须重新标定。 (2)人工热电偶法 人工热电偶法(也称热电偶插入法)[1,3]可用于
切削热的产生与切削温度的测量 切削热和由此产生的切削温度是金属切削过程中的一个重要物理现象。大量的切削热使切削区域的温度升高，直接影响刀具的磨损和寿命，并影响工件的加工精度和表面质量。切削温度也可作为自动化生产中监控因素，所以研究切削热和切削温度变化规律对生产时间有重要的意义。 （一）切削热的产生和传出被切金属层在刀具的作用下发生弹性变形和塑性变形，这是切削热的一个来源。同时，切屑与前刀面、工件与后刀面间消耗的摩擦功也将转化为热能，这是切削热的又一个来源 （见图1）。 如果忽略后刀面上的摩擦功和进给运动所消耗的功，并假定主运动所消耗的功全部转化为热能，则单位时间内产生的切削热可算出： Qc=Fzvc 式中Qc--每秒钟内产生的切削热，单位为J/s ； Fz--主切削力，单位为N; vc--切削速度，单位为m/s。 图1 切削热的产生和传出 （二）切削温度及其测量方法 切削温度一般是指刀具与工件接触区域的平均温度。切削温度测量的方法很多，如图2所示。目前比较常用的测量切削温度的方法是热电偶法和光热辐射法。下面将分别进行阐述。
t 红外线F 板彳成胶片［法 r 热敏顔料法 热緻电饱达 域热计法 I 金属纽飙观察法 图2 切削温度的测量方法 1. 热电偶法 热电偶法又分为自然热电偶法和人工热电偶法（见表 1）。 表1 自然热电偶与人工热电偶比较 切別臥度测宦法 「单牟刀法 r fl 然热电偶法 「热电侧法* I 人工热砸偶法 '插入匸件法 『福射热计法 PhS 电池法 锯光电二极仰法
图3 自然热电偶法测温示意图 1.铜顶尖2?铜销3.车床主轴尾部4.工件5.刀具 图4 人工热电偶法测温示意图 a）测前刀面温度b）测工件温度 要想知道前刀面上的温度，还需应用传热学的原理和公式进行推算。应用人工热电偶法测温，并辅以传热学计算所得到的刀具、切屑和工件的切削温度分布情况（见图5）。
1常见的金属切削加工方式有哪些? 答：一般可分为车削加工、铣削加工、钻削加工、镗削加工、刨削加工、磨削加工、齿轮加工及钳工等 2. 切削加工的主要特点是什么？ 答：工件精度高、生产率高及适应性好，凡是要求具有一定几何尺寸精度和表面粗糙度的零件，通常都采用切削加工方法来制造。 3. 在切削加工过程中，刀具和工件之间的相对运动称为切削运动。按其所起的作用，切削运动分为两类（）、（）。 4.什么是主运动？什么是进给运动？ 主运动切下切屑所必需的基本运动称为主运动。在切削运动中，主运动的速度最高，消耗的功率也最大。 进给运动使被切削的金属层不断投入切削的运动称为进给运动 5.什么是切削要素？ 切削要素是指切削用量和切削层参数 6. 切削用量是(切削速度)、(进给量)及(背吃刀量)的总称。 7.切削速度、进给量、被吃刀量的计算： 1）切削速度 切削速度指主运动的线速度，以v表示，单位为m/s。当主运动为旋转运动时，其切削速度可按下式计算： 式中：D—被切削件（或刀具）的直径，mm； n—被切削件（或刀具）的转速，r/min。 2）进给量 进给量指工件（或刀具）每转一转时，刀具（或工件）沿进给方向移动的距离（也称走刀量），以f表示，单位为mm/r。如主运动为往复直线运动（如刨削、插削），则进给量的单位为mm/次。 3）背吃刀量 背吃刀量指工件已加工表面和待加工表面间的垂直距离（旧称切削深度），以ap表示，单位为mm。 在车床上车外圆时，背吃刀量计算公式为： 式中：D—工件待加工表面的直径，mm； n—工件已加工表面的直径，mm。 8游标卡尺使用有哪些注意事项？ 1、测量前应把卡尺揩干净，检查卡尺的两个测量面和测量刃口是否平直无损，把两个量爪紧密贴合时，应无明显的间隙，同时游标和主尺的零位刻线要相互对准。这个过程称为校对游标卡尺的零位。 2、移动尺框时，活动要自如，不应有过松或过紧，更不能有晃动现象。用固定螺钉固定尺框时，卡尺的读数不应有所改变。在移动尺框时，不要忘记松开固定螺钉，亦不宜过松以免掉了。 3、当测量零件的外尺寸时：卡尺两测量面的联线应垂直于被测量表面，不能歪斜。测量时，可以轻轻摇动卡尺，放正垂直位置，决不可把卡尺的两个量爪调节到接近甚至小于所测尺寸，把卡尺强制的卡到零件上去。这样做会使量爪变形，或使测量面过早磨损，使卡尺失去应有
万方数据
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刀具检测方法综述 作者：陈雷明， 杨润泽， 张治， CHEN Lei-ming， YANG Run-ze， ZHANG Zhi 作者单位：军械工程学院基础部,河北石家庄,050003 刊名： 机械制造与自动化 英文刊名：JIANGSU MACHINE BUILDING & AUTOMATION 年，卷(期)：2011,40(1) 参考文献(8条) 1.Lei Bin Messendes Verschleiss von Hochoeschwindigkeit-Fraesem mittens Themuxspannung 1997(05) 2.张克南;陈一军;谢里阳电机电流分析法在机床类设备诊断中的应用研究[期刊论文]-机床与液压 2007(03) 3.雷彬国外铣削刀具磨损量自动检测方法综述 1996(02) 4.李劲松;陈鼎吕基于铣削刀的刀具磨损监控研究 1998(05) 5.Weis W Automatisierte Werkzeuguber wachung ynd-vermessung beim Frdsen mit Hilfe bildverarbeitender System 1994(12) 6.Weis W Viele Methoden-Arten der VerechleiBmessung an Werkzeugen fur das spanende Fertigen 1992(40) 7.Trummer A Werkzeugen chieiSensorik fur die Prismatic bearbaiting in flexible Fatiguing system 1990(02) 8.雷彬;罗建华用温差电压法测量高速铣削刀具的磨损量 1997(02) 本文链接：https://www.doczj.com/doc/808142142.html,/Periodical_jxzzyzdh201101016.aspx
塑料制件一般采用直接成型的方法生产，但有些塑件直接成型困难或对其精度要求高时，必须进行切削加工。塑件的切削加工一般采用加工金属的设备。由于塑料的性能和金属相差较大，且塑料品种繁多，其种类不同性能也有较大差异，所以塑件的切削加工有它自身的特点。 2塑料的性能对切削加工的影响 热性能 和金属相比，塑料的热容量小，导热性差(其导热系数只有金属的千分之三或更小)，热膨胀系数大(比金属大1.5～20倍)。故在切削过程中因摩擦而产生的热量主要传给刀具。即使少量热量传给塑件，因难以传入塑件内部，极易产生局部过热，引起塑件变色、熔融、甚至燃烧。而且温度过高，塑件的弹性变形加剧，影响塑件的表面质量和尺寸精度，严重时引起工件弹跳，甚至造成事故。因此，加工中常采用冷却剂(一般用压缩空气)降低温度。 弹性模量 塑料的弹性模量只有金属的1/10～1/16,切削加工时，若刀具和夹具对它施加压力过大，会引起较大的弹性变形，影响塑件的加工精度，严重时会造成加工困难。因此在切削加工时，刀具的参数要合理，刃口要锋利，切削用量应适当，以减小切削力。夹紧力不可过大。 塑料切屑的特点 在高速切削时，被切下来的塑料碎屑呈胶熔状态，遇冷即硬化。在加工过程中，碎屑极易粘附在刀具上，从而改变刀具的角度，增大切削深度，影响塑件的加工精度，因此应及时除去切屑。此外塑料制件在切削加工过程中，会产生大量切屑粉尘，必须采取有效的通风除尘措施，使空气中的粉尘含量符合国家规定的标准。 3 刀具材料的选择 刀具的材料主要有高速钢、硬质合金、金刚石等。切削一般的塑料，可选用前两种刀具材料。相比较而言，高速钢的磨利性较好，选用高速钢刀具并仔细刃磨，能使刀具刃口更锋利，但其耐用度低于硬质合金刀具。加工玻璃钢宜选用金刚石
实验三采用红外热像仪的切削温度测量 一、实验概述 切削过程中，会产生一系列物理现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损等。对切削加工过程中的切削力、切削温度进行实时测量，是研究切削机理的基本实验手段和主要研究方法。通过对实测的切削温度进行分析处理，可以推断切削过程中的切削变形、刀具磨损、工件表面质量的变化机理。在此基础上，可进一步为切削用量优化，提高零件加工精度等提供实验数据支持。 本实验是使用红外热像仪进行切削温度的非接触测量，研究切削用量对于切削温度的影响。通过本实验可使同学们熟悉制造技术工程中的基础实验技术和方法，了解用先进的仪器设备研究传统切削加工的方法。 二、实验目的 1、学习及掌握红外热像仪测量切削温度的方法,了解红外成像测温原理 2、研究υc、f对切削温度的影响. 三、实验仪器设备 1、CA6140车床 2、Flir A315 红外热像仪 3、刀具：YT15,角度：γ=α=κr= λs= 。 4、试件：45钢棒料 说明：刀具参数、车床和工件由各班学委负责准备或负责，红外热像仪的操作由胡玉琴同学负责。 四、实验原理 红外热像仪的基本工作原理是利用了斯蒂芬—波尔兹曼定律,即 E =εσT4（1） 式中 E ———物体辐射单元单位面积的辐射能量(W/ m2) ε———物体辐射单元表面辐射率(取决于物体表面性质) σ———斯蒂芬—波尔兹曼常数(σ = 5.76 ×10 - 8W/ m2·K4) T ———物体辐射单元的表面温度(K) 切削时,红外热像仪通过光机扫描机构探测工件(或刀具) 表面辐射单元的辐射能量,并将每个辐射单元的辐射能量转换为电子视频信号,通过对信号进行
切削热和切削温度 一切削热的产生和传导 被切削的金属在刀具的作用下，发生弹性和塑性变形而耗功，这是切削热的一个重要来源。此外，切屑与前刀面、工件与后刀面之间的摩擦也要耗功，也产生出大量的热量。因此，切削时共有三个发热区域，即剪切面、切屑与前刀面接触区、后刀面与过渡表面接触区，如图示，三个发热区与三个变形区相对应。所以，切削热的来源就是切屑变形功和前、后刀面的摩擦功。 二切削温度的测量 尽管切削热是切削温度上升的根源，但直接影响切削过程的却是切削温度，切削温度一般指前刀面与切屑接触区域的平均温度。 前刀面的平均温度可近似地认为是剪切面的平均温度和前刀面与切屑接触面摩擦温度之和。 三影响切削温度的主要因素
根据理论分析和大量的实验研究知，切削温度主要受切削用量、 刀具几何参数、工件材料、刀具磨损和切削液的影响，以下对这 几个主要因素加以分析。 1.切削用量的影响 分析各因素对切削温度的影响，主要应从这些因素对单位时间内 产生的热量和传出的热量的影响入手。如果产生的热量大于传出 的热量，则这些因素将使切削温度增高；某些因素使传出的热量 增大，则这些因素将使切削温度降低。切削速度对切削温度影响 最大，随切削速度的提高，切削温度迅速上升。而背吃力量a p 变化时，散热面积和产生的热量亦作相应变化，故ap对切削温 度的影响很小。 2.刀具几何参数的影响 切削温度θ随前角γo的增大而降低。这是因为前角增大时，单位 切削力下降，使产生的切削热减少的缘故。但前角大于18°～20° 后，对切削温度的影响减小，这是因为楔角变小而使散热体积减 小的缘故。主偏角Κr减小时，使切削宽度a w增大，切削厚度a c 减小，故切削温度下降。负倒棱bγ1在(0-2)f范围内变化，刀尖 圆弧半径r e在0-1.5mm范围内变化，基本上不影响切削温度。 因为负倒棱宽度及刀尖圆弧半径的增大，会使塑性变形区的塑性
附录3：切削加工常用计算公式 1. 切削速度Vc (m/min) 1000n D Vc ?π?= 主轴转速n (r/min) D 1000 Vc n ?π?= 金属切除率Q (cm 3/min) Q = V c ×a p ×f 净功率P (KW) 3p 1060Kc f a V c P ????= 每次纵走刀时间t (min) n f l t w ?= 以上公式中符号说明 D — 工件直径 (mm) ap — 背吃刀量（切削深度） (mm) f — 每转进给量 （mm/r ） lw — 工件长度 (mm)
精选文库 2. 铣削加工 铣削速度Vc (m/min) 1000n D Vc ?π?= 主轴转速n (r/min) D 1000 Vc n ?π?= 每齿进给量fz (mm) z n Vf fz ?= 工作台进给速度Vf (mm/min) z n fz Vf ??= 金属去除率Q (cm 3/min) 1000Vf ae ap Q ??= 净功率P (KW) 61060Kc Vf ae ap P ????= 扭矩M (Nm) n 1030P M 3 ?π??= 以上公式中符号说明 D — 实际切削深度处的铣刀直径 （mm ） Z — 铣刀齿数 a p — 轴向切深 (mm) a e — 径向切深 (mm)
精选文库 3. 钻削加工 切削速度Vc (m/min) 1000 n d Vc ?π?= 主轴转速n (r/min) d 1000Vc n ?π?= 每转进给量f (mm/r) n Vf f = 进给速度Vf (mm/min) n f Vf ?= 金属切除率Q (cm 3/min) 4 Vc f d Q ??= 净功率P (KW) 310 240kc d Vc f P ????= 扭矩M (Nm) n 1030P M 3 ?π??= 以上公式中符号说明： d — 钻头直径 (mm) kc1 — 为前角γo=0、切削厚度hm=1mm 、切削面积为1mm 2时所需的切 削力。 (N/mm 2) mc — 为切削厚度指数，表示切削厚度对切削力的影响程度，mc 值越 大表示切削厚度的变化对切削力的影响越大，反之，则越小 γo — 前角 （度）
《机械加工方法与通用设备》 切削热和切削温度 扬州市职业大学 机械工程学院
1、切削热产生原因； 2、影响切削温度的主要因素。 了解影响切削温度的主要因素。
1、 切削热 切削热是切削过程中切削层金属发生弹性变形和塑性变形（Q p）以及切屑与前刀面（ Q rf ）、工件与后刀面的摩擦（Qαf）产生的热量。 切削热由切屑（C ch）、工件（Q c ）、刀具（Q w） 和周围介质（切削液、空气) （Q f）等传散出去
切削塑性金属时切削热主要由剪切区变形热和前刀 面摩擦热形成； 切削脆性金属时则后刀面摩擦热占的比例较多。 切削热传至各部分比例： 一般情况是切屑带走的热量多。由于第Ⅰ、Ⅲ变形 区塑性变形、摩擦产生热及其传导的影响，致使刀具中次 之，工件中热量最少。 热量的传播（不加冷却液）： 车：50～86％→切屑，10～40％→车刀，3～9％→工件，1％→空气。钻：28％→切屑，14．5％→刀具，52．5％→工件，5％→介质。磨：4％→磨屑，12％→砂轮，84％→工件。
2、 切削温度： 一般指切屑与前刀面接触区域的平均温度，是切削热在工件和刀具上作用的结果，切削温度的高低，决定于切削热产生的多少和传散的快慢。
（1）切削用量对切削温度影响规律是： 当切削用量ap、f 和vc增大时，变形和摩擦加剧，切削 功增大，故切削温度升高。 切削速度增高，虽切削力减少，但切屑与前刀面接触长度 减短，故散热较差。切削速度提高一倍，切削温度要升高30％ 左右 进给量f 增大，切屑与前刀面接触长度增加，散热条件 有所改善；进给量提高一倍，切削温度要升高15％左右 背吃刀量ap增大，切屑与刀具接触面积以相同比例增大，散热条件 显著改善；背吃刀量提高一倍，切削温度只升高7％左右 在金属切除率相同的条件下，为了减少切削温度影响，防止刀具迅速磨损 ，保持刀具耐用度，增大切削深度a p或给进量 f比增大切削速度v c更有利。
切削加工中切削温度测定方法 ①自然热电偶法和人工热电偶法 目前切削温度测量方法应用广泛，成熟可靠的是自然热电偶法和人工热电偶法。图1所示为自然热电偶测温简易装置，作为自然热电偶两极的刀具、工件必须是具有不同化学成分的材质，刀具、工件、显示仪表相连便组成了一个简单的闭合电路。毫伏计两端各接有分别来自工件、刀具引出端导线，切削加工时，切削区温度上升，切削区的刀具工件就相当于一个热端，毫伏计接连处相当于一个冷端（室温），冷热端之间因为温差必然导致热电势，在该闭合电路里冷热端形成的回路中的电动势在毫伏表记录下来，温度值可从相对应的温度与毫伏值标定获知。。采用自然热电偶法仅限于获取平均切削温度，它不能够测量某一具体点温度，而且针对不同刀具或工件材料，需要重新对温度-毫伏值曲线进行标定。自然热电偶测温方法主要应用于车削加工。 图1 自然热电偶法测量切削温度示意图 1、钢顶尖 2、铜销 3、毫伏计 4、车刀 5、工件 6、车床主轴尾部 人工热电偶法（见图2）解决了自然热电偶法只能测切削区平均温度这一限制，其能够测得切削区刀、屑、工件某一具体点的温度。人工热电偶是由2种绝缘的金属丝构成的，而且金属丝事先已进行标定，金属丝焊接于刀具或工件的测温点上或埋进测温点开的小孔内（小孔会影响刀具里热流及温度分布，甚至减弱刀具强度，所以孔的直径在满足要求的情况下应尽可能的小），形成热端。冷端通过导线串联毫伏计，与自然热电偶法同理，冷热端之间因为温差导致热电势，根据记录的毫伏值和标定曲线得到热端温度。该法不用反复标定特定电偶材料，且电偶材质更换方便，但是对于高硬度材质的刀具，开孔后埋入金属丝的操作过程困难，致使该法应用推广受到限制。
七种常用的金属加工方法 组成机器的零件大小不一。金属切削加工方法也多种多样。常用的形状和结构各不相同。有车削、钻削、镗削、刨削、拉削、铣削和磨削等。尽管它加工原理方面有许多共同之处。切削运动形式不同，但由于所用机床和刀具不同，所以它有各自的工艺特点及应用范围。 一、车削 1.1 车削的定义 英文名称：turning 定义：工件旋转作主运动，车刀作进给运动的切削加工方法。 车削的主运动为零件旋转运动，特别适用于加工回转面，刀具直线移动为进给运动。如图1-1所示。 图1-1 车削加工示意图 由于车削比其他加工方法应用的普遍。车床往往占机床总数的一般的机械加工车间中20%~50%甚至更多。根据加工的需要。如卧式车床、立式车床、转塔车床有很多类型车床、自动车床和数控车床等。卧式车床和立式车床结构如图1-2，1-3，1-4所示。
图1-2 卧式车床和立式车床结构图 图1-3 转塔车床示意图图1-4 转塔刀架结构图 1.2 车削的工艺特点： 1. 易于保证零件各加工面的位置精度 零件各表面具有相同的回转轴线(车床主轴的回转轴线)——一次装夹中加工车削时，同一零件的外圆、内孔、端平面、沟槽等。能保证各外圆轴线之间及外圆与内孔轴线间的同轴度要求。 2. 生产率较高 一般情况下车削过程是连续进行的，不易产生冲击，切削力基本上不发生变化。并且当车刀几何形状、吃刀量和进给量次走刀过程中刀齿多次切入和切出一定时，切削过程可采用高速切削和强切削层（公称横截面积）是不变的切削力变化很小。车削加工既适于单件小批量生产，生产效率高，也适宜大批量生产。 3. 生产成本较低 车刀是刀具中最简单的一种，故刀具费用低，制造、刃磨和安装均较方便。车床附件多，加之切削生产率高，装夹及调整时间较短，故车削成本较低。 4. 适于车削加工的材料广泛 可以车削黑色金属（铁、锰、铬）、有色金属，非金（除难以切削的30HRC（洛氏硬度）以上高硬度的淬火钢件外），塑性材料(有机玻璃、橡胶等)，特别适合于有色金属零件的精加工。某些有色金属零件的硬度较低，塑性较大，若用砂轮磨削，软的磨屑易堵塞砂轮，难以得到很光洁的表面。因此不宜采用磨削加工，当有色金属零件外表粗糙度值要求较小时，而要用车削或铣削等方法精加工。 1.3 车削的应用 车床上使用不同的车刀或其他刀具。如内外圆柱面、内外可以加工各种回转表面，如圆锥面、螺纹、沟槽、端面和成形面等。加工精度可达IT8~IT7，外表粗糙度Ra值为1.6~0.8 m，
第五章切削热和切削温度 切削热是金属切削过程中重要的物理现象。切削热使切削区产生较高的切削温度，反过来又影响切屑变形、影响刀具磨损和工件的加工精度及表面质量。因此，本章内容对金属切削理论和生产实践都具有重要意义。 5．1 必备知识和考试要点 1．了解研究切削热和切削温度的重要性。 2．明确切削热的来源、切削热的传出方式。 3．熟悉切削温度的测量方法。 4．熟悉影响切削温度的主要因素及控制方法。 5．了解切削温度的分布情况及规律。 5．2 典型范例和答题技巧 [例5.1] 为什么要研究切削热的产生和传出?仅从切削热的产生多少能否说明切削区的温度? [答案] 切削热的产生和传出决定切削区的切削温度，而切削温度又影响切削过程，影响刀具磨损、影响工件的加工精度和表面质量。 产生切削热的多少取决于切削功消耗的多少。切削区的切削温度的高低不仅与产生的切削热多少有关，还与由刀具、切屑、工件及周围介质传出的热量多少有关。如果产生的热量多于传出的热量，切削温度就升高，反之，切削温度就降低。所以，仅以切削热产生的多少不能决定切削区的温度。 [例5．2] 切削热是怎样产生和传出的?主要受哪些因素影响? [答案] 切削时切削层金属发生塑性变形以热的形式释放出来，切屑与前刀面之间、工件与后刀面之间强烈的摩擦也产生大量的热。所以，切削时的三个变形区是产生切削热的三个热源。切削热是由刀具、切屑、工件及周围介质传出的，由它们将切削热带走或从切削区传导出去。 切削热可用切削时所做的切削功表示，即P m=F z v = CF zαp f0.75 v0.85 K Fz .式中有 关因素对切削热影响程度的排列顺序依次为αp—v—f, 其它因素对切削热的影响和它们对切削力影响的情况相同。影响切削热传出的因素有：工件材料的导热系数愈大，由切屑和工件传出的热量就愈多；刀具材料的导热系数愈大，由刀具传出的热量就愈多；切削温度愈高，切削厚度愈大，由切屑带走的热量就愈多；采用冷却性能好的切削液和好的浇注方式可使切削热能更多地传出。 [例5．3] 背吃刀量和进给量对切削力和切削温度的影响是否一样?为什么?如何运用这—规律指导生产实践? [答案] 背吃刀量对切削力和切削温度的影响不一样。背吃刀量增大1倍，主切削力就增大1倍，产生的热量也成倍增加，但对切削温度的影响很小。因为背吃刀量直接决定切削宽度和切削刃的实际工作长度。切削变形主要在垂直切削宽度方向的平面内发生，与切削宽度方向的尺寸关系不大。这样，背吃刀量增加，切削热增加，但同时切削宽度、切削刃参加工作的长度也相应增加，改善了散热条件，结果使切削温度变化不大。进给量对切削力和切削温度的影响也有差异。进给量增大，切削力、切削温度增加，是以指数约为0．8的关系增大。同时，切削厚度a c，也成比例增大，刀屑接触长度也增加，由切屑带走的切削热增加，散热面积也有所增加。这样，进给量对切削温度的影响指数小于对切削力和切削热的影响指数，即对切削温度的影响小于对切削力的影响。进给量与背吃刀量比较，对切削力的影响小于αp对切削力的影响，对切削温度的影响大于αp对切削温度的影响。 切削加工生产追求的目标是高效率和低成本。αp和f增大都能提高生产效率，但从消耗能源考虑，增大f比增大αp有利；从减小切削温度、增加刀具耐用度考虑，增大αp比增
刀具状态检测方法 1. 1 直接测量法 直接测量法能够识别刀刃外观、表面品质或几何形状变化, 一般只能在不切削时进行。它有两个明显的缺点: 一是要求停机检测, 占用生产工时; 二是不能检测加工过程中出现的刀具突然损坏, 使其应用受到限制。 主要方法有: 电阻测量法、刀具工件间距测量法、射线测量法、微结构镀层法、光学测量法、放电电流测量法、计算机图像处理法等。 a 电阻测量法 该方法利用待测切削刃与传感器接触产生的电信号脉冲, 来测量待测刀具的实际磨损状态。该方法的优点是传感器价格低, 缺点是传感器的选材必须十分注意, 既要有良好的可切削性, 又要对刀具寿命无明显的影响。该方法的另一个缺点是工作不太可靠, 这是因为切屑和刀具上的积屑可能引起传感器接触部分短路, 从而影响精度。 b 刀具工件间距测量法 切削过程中随着刀具的磨损, 刀具与工件间的距离减小, 此距离可用电子千分尺、超声波测量仪、气动测量仪、电感位移传感器等进行测量。但是这种方法的灵敏度易受工件表面温度、表面品质、冷却液及工件尺寸等因素的影响, 使其应用受到一定限制。 c 射线测量法 将有放射性的物质掺入刀具材料内, 当刀具磨损时, 放射性的物质微粒就会切屑一起通过一个预先设计好的射线测量器。射线测量器中所测得的量是同刀磨损量密切相关的, 射线剂量的大小就反映了刀具磨损量的大小。该法的最大点是, 放射性物质对环境的污染大, 对人体健康非常不利。此外, 尽管此法可以测
量刀具的磨损量 , 并不能准确地测定刀具切削刃的状态。 特殊场合 , 不宜广泛采用。 d 微结构镀层法 随着刀具磨损状态的变化而变化 , 磨损量越大 , 电阻就越小。当刀具出现崩齿、 折 断及过度磨损等现象时 , 电阻趋于零。 该方法的优点是检测电路简单 , 检测精 度 高 , 可以实现在线检测。 缺点是对微结构导电镀层的要求很高 : 要具有良好的 耐 磨性、耐高温性和抗冲击性能 . e 光学测量法 光学测量法的原理是磨损区比未磨损区有更强的光反射能力 , 刀具磨损越 大 , 刀刃反光面积就越大 , 传感器检测的光通量就越大。 由于热应力引起的变形 及切 削力引起的刀具位移都影响检测结果 , 所以该方法所测得的结果井非真实 的磨损 量 , 而是包含了上述因素在内的一个相对值 , 此法在刀具直径较大时效 果较好。 f 放电电流测量法 将切削刀具与传感器之间加上高压电 , 在测量回路中流过的 （弧光放电 电 流大 小就取决于刀刃的儿何形状 （ 即刀尖到放电电极间的距离 。 该方法的优点 是可以 进行在线检测 , 检测崩齿、断刀等刀具几何尺寸的变化 , 但不 能精确地测量刀刃的几何尺寸。 g 计算机图像处理法 计算机图像处理法是一种快捷、 无接触、 无磨损的检测力法 , 它可以精确地 检测 每个刀刃上不同形式的磨损状态。 这种检测系统通常由 CCD 摄像机、 光源 和 计算 机构成。 但由于光学设备对环境的要求很高 , 而实际生产中刀具的工作环 境 非常恶劣 （如冷却介质、切屑等 , 故该方法目前仅适用于实验室自动检测。 因此 , 该法仅适用 于某些 将微结构导电镀层同刀具的耐磨保护层结合在一起。 微结构导电镀层的电阻
切削用量对切削温度的影响 一、实验目的及要求 1、掌握用自然热电偶法测量切削区平均温度的方法。 2、研究车削时，切削热和切削温度的变化规律及切削用理（包括切削速度、走刀量f、切削深度ap）对切削θ的影响。 3、用正交试验设计，确定在切削用量的三个因素中，影响切削温度的主次因素。 二、实验内容 用高速钢车刀和45#钢工件组成的热电偶，以正交试验计法实验切削温度的变化规律。 三、实验设备及用具 1、设备：CA6140型变通车床。 2、仪器：VJ37型直流电位差计（或毫伏表）。 3、刀具：高速钢外圆车刀。 4、工件：45#钢。 四、自然热电偶法测量温度的基本原理和方法 用热电偶测量温度的基本原理是：当两种化学成份不同的金属材料，组成闭合同路时，如果在这两种金属的两个接点上存在温度差（通常温度高的一端称为热端，温度低的一端称为冷端）。在电路上就产生热电势，实验证明，在一定的温度范围内，该热电热与温度具有某种线性关系。 热电偶的特性是： （1）任何两种不同金属都可配制成热电偶。 （2）任何两种均质导体组成的热电偶，其电动热的大小仅与热电极的材料和两接点的温度T、To有关，而与热电偶的几何形状及尺寸无关。 （3）当热电偶冷端温度保持一定，即To=C时，热电势仅是热端温度T的单值数，E= （t），这样，热电偶测量端的温度与热电势建立了——对应关系。 用自然热电偶法测量切削温度时，是利用刀具与工件化学成份的不同而组成热电偶的两级，如图（一）所示。（刀具和工件均与机床绝缘，以消除寄生热电偶的两极的影响），切削时，工件与刀具接触区的温度升后，就形成了热电偶的热端，而工件通过同材料的细棒或切屑再与导体连接形成一冷端，刀具由导线引出形成另一冷端，如在冷端处接入电位差计，即可测得热电势的大小，通过热电热——温度的换算从而反映出刀具与工件接触处的平均温度。 为了将测得的切削温度毫伏值换算成温度值，必须事先对实验用的自然热电偶进行标定热出“毫伏值——温度”的关系曲线，标定装置如图（二）所示，标定时取两根与刀具及工件材料完全相同的金属丝，在其一端进行焊接后，使其组成一对被校热电偶，然后将被校热电偶与标准热电偶放入加热炉内同一位置处，以保证两个热电偶的热端温度相同，与此同时
现代制造工程!""#（$） 高速切削中切削温度研究方法 何振威!全燕鸣!林金萍 摘要!切削热与切削温度的产生和影响是高速切削技术研究的重要内容。高速切削过程中的温度检测技术与研究方法是在传统切削速度加工相关技术基础上的发展与创新。归纳了高速切削中切削温度实验测定方法和数值计算方法，指出了各种方法的优缺点及适用性。关键词：高速切削%切削温度%研究方法 中图分类号："#$%!文献标识码：&!文章编号：$%’$—($((（)**+）*,—*$$*—*- &’(’)*+,-’+,./01’(23+1--/.4-’56’*)-1*’ /.,/4,(6’’7+1--/.4 8’9,’.:’/，;1).<).5/.4，=/.>/.6/.4 ?@(-*)+-%./001234560，7/0012305895:60/:562;0451:5<<570=6:5045189>:0620:5=56:747>20520=><4134=955;7/0012305742>?>@3AB C525:6??A ，04505895:60/:5856=/:58520057421D/5=124134=955;7/001239:>75==762E6=5>204>=5123525:6?=955;86741@2123B F:5=520==5G5:6?05895:60/:5856=/:58520057421D/5=62;2/85:176?8504>;=，0451:6;G620635=62;;1=6;G620635=，62;69@9?176E1?10AB A’B :2*7(：8/4,(6’’7+1--/.4%C1--/.4-’56’*)-1*’%&’(’)*+,-’+,./01’ $!高速切削中切削温度的实验测量方法 中、低速切削过程中切削温度的研究已相当广泛和深入，并出现了多种典型的切削温度测量方法。高速切削中切削温度的测量方法多由此发展和演变而来。 $B $!自然热电偶法 自然热电偶法是应用最广泛的切削温度测量方法!!人依靠眼睛接受键盘的数字信息，然后通过神经信号传送给人脑中枢，在中枢的信息处理子系统（从识别到决策、适应、时间分配这一过程）中，将传入的信息加以识别，做出相应的决策，产生某些高级适应过程并组织到时间系列中。这些功能都需要有长时记忆和短时记忆参加。最后通过手将信息输入（输入数字）。从人的本体因素来说，一定范围内人的视觉习惯于从左到右、从上到下以及顺时针运动，即对于数字的排列习惯更倾向于电话的排列方式。实验证明，随着人们对视觉形象熟悉程度越来越高，中枢神经传递这个形象用的信息通道会越来越少，速度也就越来越快，人们对在未经训练的前提下，对“习惯的信息”，也就是所熟悉的信息从识别到决策、适应所需要的时间更少，因此在输入数字时，使用电话的排列方式速度比使用计算器的排列方式高。 但在另一方面，从心理分析角度，人对所熟悉的事物都有一种先入为主的倾向，在事物熟悉的情况下，对其的反应速度快，但快速的同时，往往错误率随之增加，因此，在许多人机工程学的应用中，往往对一些设计反其道而行之，不是为了方便使用者的使用，而是故意设置障碍，从而提高使用者使用时的准确性或保障使用者的安全，高速公路在设计时，刻意加上一些弯道 等即是一例。从这个角度分析，计算器键盘由于其排列方式与人的习惯不一致，人们输入时所用时间多，对键盘数字也会更加留意一些，也就是说，人体主观上的注意使得输入的错误率降低。 -!结论 本文通过实验，对两种数字键盘的排列方式进行了比较，通过实验可以看出，对电话的排列方式而言，节省拨号时间正是按键式电话的设计初衷之一，因此号码的输入速度是按键式电话的主要关注对象；而对计算器而言，因为它主要运用于科学计算，这就更加要求数字的准确性。这也是两种排列方式并存的原因。 参!考!文!献 $!丁玉兰B 人机工程学B 北京：北京理工大学出版社，)***)!H6:I JB J62;5:=62;K:25=0LB H7.>:817IB 工程和设计中的人 因学B 北京：清华大学出版社，)**) (!MB KB C>:;>262;H6:36:50N12O>>;B J56:74123"4:>/34M5005: &::6A=B KPCQRQHS.J ，$T’( -!赫葆源B 实验心理学B 北京：北京大学出版社，$T,( 作者通讯地址：陕西科技大学设计学院（咸阳’$)*,$）收稿日期：)**+*-)+ * $$!综!!述! 万方数据