Влияние скорости резания. С увеличением V увеличивается мощность резания (P_zV), а, значит, и мощность тепловых источников. Однако эта зависимость не прямо пропорциональная, так как при увеличении V составляющая P_z снижается через уменьшение коэффициента усадки. Кроме того, уменьшается часть тепла, которая переходит в инструмент из-за уменьшения длины площадки контакта по передней поверхности инструмента, т.е. большая часть тепла уносится со стружкой. Поэтому рост θ от V в дальнейшем замедляется (рис. 5.12).

С увеличением глубины резания t (или ширины срезаемого слоя – b) сила резания, а, значит, мощность (P_zV) растет почти прямо пропорционально, однако одновременно пропорционально увеличивается активная длина режущего лезвия и площадь контакта

(рис. 5.13 а), через которую возрастает отвод тепла в тело инструмента. Поэтому с увеличением t средняя температура возрастает незначительно.

С увеличением подачи S (толщины срезаемого слоя – а) P_z возрастает, хотя не так сильно, как при росте t, а, значит, и возрастает мощность тепловых источников. Одновременно увеличивается площадь зоны контакта резца со стружкой. Однако, в отличие от случая с глубиной резания, этот участок концентрируется вблизи вершины – наиболее термически нагруженной зоны (см. рис. 5.13 б), отвод тепла от которой более затруднен. Поэтому влияние подачи на температуру более сильное, чем глубины резания, хотя скорость роста θ отстает от скорости роста S.

Неодинаковое влияние ширины и толщины срезаемого слоя на температуру резания позволяет сделать следующий важный вывод: для уменьшения температуры резания при заданной площади сечения срезаемого слоя необходимо работать с возможно большим отношением t/S или b/a, т.е. с широкими и тонкими стружками.

Влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала. На силы резания, а, следовательно, на работу резания и количество выделяющейся теплоты, а также на условия теплоотвода оказывают влияние физико-механические свойства обрабатываемого материала. На температуру резания они влияют так же, как и на силу P_z, т.е. имеется тенденция к увеличению θ с повышением прочности, твердости и пластичности обрабатываемого материала. Большое воздействие на температуру резания оказывает теплопроводность обрабатываемого материала. Чем она выше, тем ниже θ, так как отвод теплоты от места ее выделения в стружку и в заготовку более интенсивен. В то же время при обработке малотеплопроводных жаропрочных, нержавеющих и других труднообрабатываемых сталей температура резания значительно выше, чем при обработке обычных сталей. Еще меньше теплопроводность титановых сплавов, а поэтому θ при обработке их очень высокая.

Влияние геометрических параметров инструмента. С увеличением γ уменьшается сила, а, следовательно, и работа резания, а также количество выделившейся теплоты. Однако при этом ухудшаются условия ее отвода, так как уменьшается угол заострения β, т.е. массивность режущего лезвия. При некотором угле γ_опт условия теплоотвода от контактной зоны ухудшаются настолько, что θ начинает повышаться, хоть сила и мощность резания падают (рис. 5.14). Аналогично влияет на температуру также задний угол α.

С уменьшением главного угла в плане φ увеличивается угол при вершине инструмента ε, что приводит к возрастанию массы головки резца и улучшению теплоотвода. Одновременно увеличивается соотношение между шириной и толщиной срезаемого слоя b/a. Оба эти фактора приводят к уменьшению θ (рис. 5.15).

При постоянной мощности тепловых источников температуру резания можно понизить, интенсифицируя отвод тепла в заготовку и инструмент. Этого можно достигнуть, охлаждая заготовку, стружку, инструмент струей смазочно-охлаждающей жидкости. Так как в большинстве случаев скорость стружки превышает скорость распространения тепла в материале обрабатываемой заготовки, то, направляя струю жидкости на отделяющуюся от детали стружку, можно добиться понижения температуры только ее свободных открытых слоев. Температура резания при этом понижается незначительно.

Значительно больший эффект можно получить, если струя жидкости будет омывать участки, близкие к контактным зонам инструмента, и тем самым повышать теплообмен между инструментом и окружающей средой. Чем больше тепла перейдет в инструмент или через него в окружающую среду, тем ниже будет температура резания.

Применение инструментальных материалов, обладающих высокой теплопроводностью, также способствует понижению температуры резания. С более низкой температурой резания работают инструменты, имеющие внутреннее охлаждение режущей части.

В 1935 году М.Ф. Семко сформулировал положение о «существовании таких температур, в интервалах которых обрабатываемость металла является наилучшей».

В 1936 году В. Рейхель предложил методику определения стойкости резца и обрабатываемости материалов, согласно которой определенному периоду стойкости резца для пары инструмент–заготовка отвечает одна и та же температура резания, которая не зависит от комбинации элементов режима резания.

А.Д. Макаров в своих работах указал на видимые недостатки положений В. Рейхеля и разработал теорию, согласно которой оптимальным скоростям резания (V₀) для произвольной пары материалов инструмент–заготовка при разных комбинациях скорости резания, подачи, глубины и геометрии режущей части соответствует одна постоянная средняя температура в зоне резания. Под оптимальной скоростью понимают такую, которая отвечает максимуму пути резания или площади обработанной поверхности. При резании с такой скоростью наблюдается минимальная шероховатость обработанной поверхности, наилучшие свойства его поверхностного слоя и т.п.

Из этого положения вытекает ряд важных выводов: точкам минимума кривых, выражающих зависимость интенсивности изнашивания от скорости резания при любых соотношениях остальных параметров процесса резания, соответствует одна и та же оптимальная температура резания, хотя уровень оптимальных скоростей резания может существенно колебаться.

Современными исследованиями установлено, что для каждого вида напряженно – термического состояния контактной площадки инструмента устанавливается своя, наиболее подходящая для этих условий, износостойкая структура поверхностного слоя инструмента.

В своих работах Ф.Я. Якубов предложил теорию формирования износостойких структур на контактных поверхностях режущего инструмента благодаря приращению скрытой (внутренней) энергии, которая выделяется непосредственно при резании.

Отмечается, что «...оптимальная температура резания понижает относительный износ за счет создания наиболее оптимальной износостойкой контактной поверхности в период работы, независимо от метода достижения этой температуры: искусственным нагревом или от естественной температуры резания...».