Hiện tượng nhiệt trong quá trình cắt đóng vai trò rất quan trọng, nó ảnh hưởng đến quá trình tạo phoi, lẹo dao, co rút phoi, lực cắt và cấu trúc lớp bề mặt. Ngoài ra, nhiệt cắt còn ảnh hưởng rất lớn đến cường độ mòn và tuổi bền của dụng cụ cắt.
Hình 3.15. Nguồn sinh nhiệt và sự phân bố nhiệt cắt.
Trong quá trình tạo phoi, ở vùng cắt sinh ra một nhiệt lượng lớn. Các nguồn sinh nhiệt chủ yếu gồm có:
- Nội ma sát do các phân tử trượt lên nhau trong quá trình biến dạng ở miền biến dạng thứ nhất, sinh ra lượng nhiệt Q1 xung quanh mặt trượt OE. Đây là nguồn sinh nhiệt chính trong quá trình cắt. Phần lớn lượng nhiệt do Q1 sinh ra được truyền vào phoi, một tỉ lệ nhỏ vào chi tiết.
- Ma sát giữa phoi với mặt trước của dao, biến dạng ở vùng biến dạng thứ hai sinh ra lượng nhiệt Q2. Nhiệt lượng do Q2 truyền vào phoi là chính, một phần vào dao.
- Ma sát giữa mặt sau của dao với bề mặt gia công sinh ra lượng nhiệt Q3. Nhiệt lượng Q3 thường nhỏ và truyền vào chi tiết và dao.
Phương thức truyền nhiệt ở trên là truyền nhiệt bằng tiếp xúc, chỉ có một lượng nhiệt nhỏ truyền vào môi trường xung quanh bằng bức xạ.
Nói chung các vật liệu làm dụng cụ cắt (trừ kim cương) đều có hệ số truyền nhiệt nhỏ. Do đó, nhiệt lượng được truyền vào phần cắt không lớn so với nhiệt lượng được
64
Hình 3.16 mô tả tỷ lệ phân bố nhiệt giữa phoi, chi tiết gia công và dao khi tiện với dao gắn mảnh HKC T60K6, với chế độ cắt t=1,5 mm, S=0,12 mm/vg. Phân tích biểu đồ trong hình 3.18 có thể thấy rằng khi tăng v thì nhiệt lượng truyền vào phoi tăng lên, còn nhiệt truyền vào chi tiết gia công và dao thì giảm đi và lượng nhiệt truyền vào dao là nhỏ nhất. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy:
- Khi gia công với tốc độ cắt không lớn, v = 30:40 (m/ph), tỷ lệ phân bố nhiệt cắt như sau: Qphoi « 60:70%;, ọChl tiết'« 30:40% ; Qdao « 3%.
- Khi cắt cao tốc với tốc độ cắt v = 400:500 (m/ph), Qphoi ~ 97:98%, Qdao ~ 1%. Thực nghiệm cũng khẳng định tính dẫn nhiệt của chi tiết gia công càng nhỏ thì nhiệt tỏa vào dao càng lớn.
Hình 3.17.So sánh sự phân bố nhiệt cắt khi cắt thường và cắt cao tốc. Tuy tỷ lệ % nhiệt cắt truyền vào dao nhỏ nhưng vì độ dẫn nhiệt của vật liệu dụng cụ cắt thấp, tiết diện phần cắt nhỏ nên nhiệt độ tại phần cắt thường tập trung và rất cao. Thông thường khi gia công thép với chế độ cắt trung bình thì nhiệt độ phần cắt khoảng 600:650°C. Nếu bỏ qua % nhiệt lượng truyền vào môi trường thì phương trình cân bằng nhiệt được biểu diễn như sau:
= Q-. - Qz - QỊ (3.3)
Người ta xác định rằng trên 99,5% công cắt biến thành nhiệt. Nên có thể xác định Q theo biểu thức: „ - , _ ,
„ P-.I7 R..V kcal
E 427 ph J Trong đó: Pz - Là lực cắt chính, kG. V - Là vận tốc cắt, m/phút.
E - Là đương lượng nhiệt của công (E = 427 kGm/kCal).