机械加工工艺及装备电子教案

教案2014―2015学年第二学期所属系〔部〕___机电学院__教研室〔实验室〕模具和数控教研室课程名称_机械加工工艺及装备适用班级_12职数控_主讲教师___蔡军___2015首页课程名称机械加工工艺及装备授课对象〔班级〕12职数控课程编号课程类型必修课公共根底课〔〕；专业根底课〔〕；专业课〔√〕选修课专业选修课〔〕；公共选修课〔〕授课方式课堂讲授〔√〕；实践课〔〕考核方式考试〔√〕；课程教学总学时数90学分数5学时分配理论教学：82学时；实验〔实训〕：8学时选用的教材及主要参考资料序号教材名称作者出版社出版时间1机械加工工艺及装备朱淑萍机械工业出版社2009.8.23授课教师蔡军职称助教授课时间2014—2015学年第二学期1—18周教学目的要求目的：使学生掌握零件的机械加工工艺安排；并对某工序的工艺装备〔夹具〕的设计思路和简单夹具的设计。要求：刀具几何角度对切削的影响；刀具材料、数控机床刀具；工艺装备、简单夹具设计方法；工艺根本知识的应用。教学重点难点重点：金属切削刀具及加工方法，工件定位夹紧，专用夹具设计。难点：刀具角度、夹具定位及定位误差，工艺尺寸链。课程教案授课时间第周第节课年月日课次1授课方式〔请打√〕理论课〔√〕讨论课〔〕实践课〔〕习题课〔〕其他〔〕课时安排2授课题目〔教学章、节或主题〕：第一章总论第一节制造技术与社会开展第二节零件的构成要素第三节零件制造的工艺方法第四节金属切削加工自动化教学目的、要求〔分掌握、熟悉、了解三个层次〕：目的：了解制造与社会开展关系，掌握零件的制造方法，熟悉机械制造开展要求：认识制造业在国民经济的地位，制造与设计的关系；认识机械制造及工艺装备的重要性。教学内容重点及难点：重点：制造方法；机械制造与机械设计的关系难点：制造方法教具作业思考题思考题：1、简述制造与社会开展的关系。2、机械制造与机械设计是什么样关系？3、零件制造方法有哪些？课后小结人类物质文明的开展离不开制造业的开展，而制造业的开展有必须以制造技术为依托。制造技术是机械开展的瓶颈。零件制造方法有按传统分法和按材料质量变化分法。如何学好本门课程。教学基本内容方法及手段内容提要：一、制造技术与社会开展二、零件制造方法三、金属切削加工自动化第一章总论人类物质文明的开展史制造业的进步息息相关的，而制造业的进步又必然以制造技术的提升作为依托。“经济的竞争归根到底是制造技术和制造能力的竞争”；“中国玉世界先进水平的差距主要是制造技术的差距”。“重设计、轻制造”是观念上的一个重大误区，它的代价是落后和竞争失败。“成形”与“精度”是零件制造的两个重点。教学基本内容方法及手段第一节制造技术与社会开展制造技术推动社会的开展和进步1、人类开始寻求扩展、延伸和取代人们体力方法，早在五千年前建造庞大的金字塔时，为了搬运、推砌3t~30t/块的巨石，人们使用杠杆、滚轮、斜面、螺旋灯作为原始而简单的机械以到达延伸人的体力因而产生了机械。今天，机械作为各种产品已经是现代物质文明的重要载体，已经深深的渗入了人们生产、生活的各个方面。庞大的制造业是各种其他工业的根底，因为制造业提供的产品是各种各样的，它给各样各业提供了生产设备、装备和工具。包括人类生活、国防和建设，更有数量巨大的家用产品进入千家万户，成为人们生活的重要帮手。2、计算机产生推动了产品的开展进而促使社会开展20世纪80年代，由于计算机技术和机电一体化技术的开展，使机械产品的结构发生了质的变化，大局部机械产品被机电一体化产品取代，产品正以最苦的速度在更高的层次上开展，并开拓、延伸和取代人们脑力的历程。历史证明：人类物质文明的开展是与制造业息息相关的，而制造业的进步又必然以制造技术的提升作为依托。人们处于各种需求、追求或探索而不断的产生和提出许多新的、奇妙的、甚至充满梦想的构思和设计，只有通过制造，将这些果实和设计变成物质产品以后，才能取得实际效果，表达出它的价值。而更重要的是制造技术的每次突破，都会引起产品设计的新的飞跃，有力地推动社会的开展和进步。结合目前国家开展可看出，经济竞争归根到底是制造技术和制造能力的竞争。从上述分析可看出制造业的重要性——是国民经济的支柱产业。设计与制造的关系产品的产品过程设计→制造一个无论多好的产品设计出来后一定要制造出来才能实现其价值。例如：〔1〕达芬奇的飞行器〔2〕瓦特蒸汽机汽缸内孔加工φ710mm孔加工尺寸误差13mm，漏气无法工作〔3〕机床夹刀具的改良——车床早生产了手持刀具〔4〕计算机开展——电子管→集成→大型集成→超大规模集成→线宽〔5〕数控技术举例：如集成电路的“线宽”为影响集成→计算价格→曲轴加工→发动机教学基本内容方法及手段2、设计与制造关系现有不合理现象：产品设计和制造上是“重设计、轻制造”，对设计要求保密，而对制造技术和工艺那么不设防也不重视；把设计工作看得很高尚，而认为制造工作是苦力等。上述观念上的重大误区，肯定对现实有影响的，造成不的后果。在基于商品经济的工业兴旺国家的制造业中，由于剧烈的市场竞争，对设计和制造的关系有不同的观点。产品设计固然重要，但在市场经济的社会中，除了一些属于国家机密的设计受到严格保密外，任何产品只要一进入市场，竞争对手就很容易从产品本身了解其设计，而制造水平，制造技术和制造工艺就竞争更为剧烈。你明知是这种设计也可为产品的设计画出图纸，可能各有技术、有工艺、有工装制造出呢？例如：导弹命中率取决于陀螺定向仪美国认为的“夕阳工业”从另一个方面看轻制造有其客观原因：如设计工作要求有较高的理论知识，工作环境相对较好，而传统的制造工作，工作场所，机械设备，工作环境等，不如设计工作。而现在的制造环境：传感器，计算机，机电一体化等，环境与传统的不可同日而语了。第二节零件的制造工艺方法零件的构成要素产品与零件零件材料零件的大小零件的几何结构零件的精度，外表粗糙度精度：尺寸、形状、位置粗糙度：一般的零件IT5~IT6，Ra0.8mm~0.2mm微米级和亚微米级的零件Ra>1~0.01mm超精加工纳米级1nm=0.001微米零件制造实质零件制造的实质：用适合的方法，使原材料发生符合要求的改变。符合要求：形状、精度成形工艺的要求材料：是改变的对象。能量：要使不同材料改变时需要的形状→能量〔包括机械能、热能、电能、化学能等。〕教学基本内容方法及手段信息：形状改变，尺寸改变，精度以及性能改变的信息。三流：制造系统中的“三流”物流〔材料流动〕——能量流——信息流〔还可细分：误差流、资金流等〕成形工艺类型传统分法热加工：铸、锻、热处理冷加工：不需加热的金属加工〔车、铣、钻……〕按材料质量变化分类材料质量减少：切除多余金属——切削加工冲裁加工材料质量不变：〔基于材料塑性变形〕轧制锻造拉深冷镦挤压弯曲胀形〔基于材料形态变化〕铸造烧结材料质量增加焊接快速原形/零件制造技术RPM第三节金属切削加工自动化刚性自动化——加工自动化的第一阶段加工中心——加工自动化的第二阶段柔性制造系统FMS——自动化的第三阶段计算机集成制造系统CIMS——自动化的第四阶段讨论：如何学好本门课程参考资料：备注：课程教案授课时间第周第节课年月日课次2授课方式〔请打√〕理论课〔√〕讨论课〔〕实践课〔〕习题课〔〕其他〔〕课时安排2授课题目〔教学章、节或主题〕：第二章金属切削的根本知识第一节切削运动与切削用量教学目的、要求〔分掌握、熟悉、了解三个层次〕：目的：要求：教学内容重点及难点：重点：难点：教具作业思考题课后小结教学基本内容方法及手段第二章金属切削的根本知识第一节切削运动与切削用量一、切削运动切削运动：刀具与工件间的相对运动称为切削运动〔即外表成形运动〕，切削运动可分为主运动和进给运动。主运动〔切削运动〕：在机床上形成切削速度并消耗大局部切削力的运动。它是必不可少的。进给运动〔走刀运动〕：机床上维持切削加工过程连续不断进行的运动。教学基本内容方法及手段当外表成形运动只有一个时，那么只有主运动，无进给运动；当外表成形运动有两个或两个以上时，其中一个为主运动，其余为进给运动。进给运动根据刀具相对工件被加工外表运动方向的不同，可分为纵向进给、横向进给、圆周进给、径向进给和切向进给等。车削：主运动：工件的旋转进给运动：车刀沿工件轴线运动〔纵向进给运动〕垂直与工件轴线运动〔横向进给运动〕钻削：主运动：钻头的旋转进给运动：钻头沿工件轴向运动刨削：牛头刨：主运动：刨刀的往复直线运动进给运动：垂直于主运动方向间歇运动龙门刨：主运动：工件的往复直线运动进给运动：垂直于主运动方向间歇运动磨削：主运动：砂轮的旋转进给运动：工件的旋转，工件的轴向移动，砂轮沿工件径向进给拉削：主运动：拉刀运动无进给运动二、切削时产生的工件外表在切削加工时，工件上通常存在三个外表：待加工外表：工件上即将被切除的外表已加工外表：工件上已切去切削层而形成的新外表过渡外表(加工外表)：工件上正被刀具切削着的外表，介于已加工外表和待加工外表之间教学基本内容方法及手段1．切削速度：刀具切削刃上选定点相对于工件主运动的速度，单位为m/s。刀具切削刃上各点切削速度可能是不同的，计算时常用最大切削速度代表刀具的切削速度。切削速度计算公式为其中：

—切削速度〔m/min〕—工件待加工外表的直径，(mm)；n—主运动的转速，(r/s)2．进给量f：在主运动每转一转或每一行程时，刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量，单位是mm/r(用于车削、镗削等)或mm/行程(用于刨削、磨削等)。进给量表示进给运动的速度。进给运动速度还可以用进给速度Vf〔单位mm/s)或每齿进给量fz(用于铣刀、铰刀等多刃刀具，单位是mm/齿)表示。其中：—进给转速，(mm/min)；f—进给量。3．背吃刀量〔切削深度〕ap：工件上已加工外表和待加工外表间的垂直距离，单位为mm，其计算公式为

其中：—背吃刀量(mm)；dm—工件已加工外表的直径(mm)。参考资料：备注：课程教案授课时间第周第节课年月日课次3授课方式〔请打√〕理论课〔√〕讨论课〔〕实践课〔〕习题课〔〕其他〔〕课时安排2授课题目〔教学章、节或主题〕：第二章金属切削的根本知识第二节刀具切削局部的几何角度教学目的、要求〔分掌握、熟悉、了解三个层次〕：目的：要求：1.了解车刀切削局部的组成2.掌握刀具切削局部的几何角度教学内容重点及难点：重点：刀具切削局部的几何角度难点：刀具切削局部的几何角度教具作业思考题课后小结教学基本内容方法及手段第二节刀具切削局部的几何角度一、车刀的组成车刀由刀柄和刀头组成。教学基本内容方法及手段1.前刀面：切屑流过的刀面2.〔主〕后刀面：与工件过渡外表相对的刀面3.副后刀面：与已加工外表相对的刀面4.主切削刃：前刀面与后刀面的交线，它完成主要的切削工作5.副切削刃：前刀面与副后刀面的交线，它配合主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工外表6.刀尖：主切削刃和副切削刃连接处的一段刀刃，它可以是小的直线段或圆弧其它各类刀具，都可以看作是车刀的演变和组合。二、刀具标注角度参考系刀具要从工件上切下金属，就必须是它具备一定的切削角度，也正是由于这些角度才决定了刀具切削局部各外表的空间位置。为了确定切削局部各刀面在空间的位置，要人为的建立基准坐标系。要建立坐标系，首先应建立坐标平面。以这些坐标平面为基准，建立坐标系，这些平面称为基准坐标平面。〔一〕基准参考平面1.假定运动方向在建立基准坐标平面以前，首先要做两点假设：〔1〕假定主运动方向选定切削刃上一点，垂直于车刀刀杆底面；〔2〕假定进给运动方向以切削刃上选定点的进给运动方向作为假定进给运动方向，平行于车刀刀杆底面。2.基准参考平面有了这两点假设，我们就好定义基准坐标平面了。基准坐标平面基面pr二者以切削速度为依据切削平面ps〔1〕基面pr：过切削刃上的选定点，垂直于切削主运动方向的平面。特点：pr∥刀杆底面。进给方向在pr内。〔2〕切削平面ps：过切削刃上的选定点，包括切削刃或切于切削刃〔曲面刃〕且垂直于基面pr的平面。特点：ps⊥刀杆底面，方向在ps内。ps⊥pr。vf不垂直于ps。〔二〕刀具标注角度参考系及其角度1.正交平面参考系〔pr-ps-po〕〔1〕正交平面po过切削刃上选定点，同时垂直于基面pr和切削平面ps的平面特点：po⊥ps⊥prpo包含切削速度的方向。教学基本内容方法及手段正交平面坐标系〔2〕在正交平面参考系中的刀具标注角度1〕在基面pr内度量的角度〔俯视图，让刀具投影到基面上〕主偏角кr：在基面pr内，切削刃与进给运动方向间的夹角；副偏角кrˊ：在基面pr内，副切削刃与进给运动反方向间的夹角；刀尖角εr：εr=180o-〔кr+кrˊ〕，是派生角；2〕在切削平面ps内度量的角度〔刀具在切削平面ps内投影〕刃倾角λs：在切削平面ps内，切削刃与基面pr间的夹角；刃倾角λs正负的判定：以刀尖点为基准点刀尖点是刀刃的最高点，那么刃倾角λs为正；刀尖点是刀刃的最低点，那么刃倾角λs为负；刀刃与基面重合或平行，那么刃倾角λs为零；3〕在正交平面po内度量的角度〔O-O剖面po内〕前角γo：在正交平面po内，前面与基面pr之间的夹角；前角γo的正负的判定：前面高于基面pr时为负；前面低于基面pr时为正；前面与基面pr重合时为零。后角αo：在正交平面po内，后刀面与切削平面ps间的夹角；楔角βo：在正交平面po内，前、后刀面间的夹角。βo=90o-(γo+αo)；是一个派生角；副切削刃同主切削刃一样，也可以建立副切削平面psˊ、副基面prˊ、副正交平面poˊ，此时是在副切削刃上找一任意选定点。副后角αoˊ：在副正交平面poˊ内，副后刀面与副切削平面psˊ间的夹角。对于一把外圆车刀，在正交平面系中要表达的有：在基面pr内——主偏角кr、副偏角кrˊ6个独立的角度在切削平面ps内——刃倾角λs〔做标注〕在正交平面po内——前角γo、后角αo在正交平面poˊ内——副后角αoˊ2个派生角在基面pr内——刀尖角εr〔不做标注〕在正交平面po内——楔角βo教学基本内容方法及手段参考资料：备注：注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。课程教案授课时间第周第节课年月日课次4授课方式〔请打√〕理论课〔√〕讨论课〔〕实践课〔〕习题课〔〕其他〔〕课时安排2授课题目〔教学章、节或主题〕：第二章金属切削的根本知识第二节刀具切削局部的几何角度教学目的、要求〔分掌握、熟悉、了解三个层次〕：目的：要求：掌握刀具切削局部的几何角度教学内容重点及难点：重点：刀具切削局部的几何角度难点：刀具切削局部的几何角度教具作业思考题课后小结教学基本内容方法及手段2.法平面参考系〔pr-ps-pn〕〔1〕法平面pn过主切削刃上选定点与主切削刃相垂直的平面。特点：pn⊥ps。教学基本内容方法及手段法平面坐标系法前角γn：前面与基面pr间的夹角，其正负判别方法与前角γo相同。法后角αn：主后面与切削平面ps间的夹角。法平面pn与正交平面po间的夹角为刃倾角λs，当λs=0时，法平面pn与正交平面po重合。3.假定工作〔进给〕平面、背〔切深〕平面参考系〔pr–(ps)-pf-pp〕假定工作平面、背平面坐标系〔1〕假定工作〔进给〕平面pf过主切削刃上选定点，平行于假定进给运动方向，且垂直于基面的平面。特点：pf⊥pr，pf∥假定进给运动方向。〔2〕背〔切深〕平面pp过主切削刃上选定点，垂直于基面pr和进给平面pf的平面。特点：pp⊥pr且pp⊥pf。〔3〕假定工作〔进给〕平面、背〔切深〕平面参考系中的刀具标注角度1〕在基面pr内度量的角度主偏角кr、副偏角кrˊ，在切削平面ps内度量的角度刃倾角λs与正交平面系完全相同。２〕在假定工作〔进给〕平面pf内测量的角度侧〔进给〕前角γｆ：前刀面与基面pr间的夹角，其正负判别方法与前角γo相同。侧〔进给〕后角αｆ：主后面与切削平面ps间的夹角。３〕在背〔切深〕平面pp内测量的角度背〔切深〕前角γｐ：前面与基面pr间的夹角，其正负判别方法与前角γo相同。教学基本内容方法及手段背〔切深〕后角αｐ：主后面与切削平面ps间的夹角。车刀是结构最简单，也最具代表性的刀具，其他的刀具均可看成是车刀的变形。车刀由刀杆和切削局部组成。车刀的主要几何要素可归纳为三面两刃一尖。我国主要采用正交平面坐标系，即在图样上标注кr、кrˊ、γo、αo、αoˊ和λs六个角度，有时应补充标注γn、αn。确定刀具几何角度的步骤为：以切削刃为单元，定出切削刃上选定点，判定出选定点的假定主运动方向和假定进给运动方向，作出基面和切削平面，选取测量平面以建立参考系，从而确定其相应的角度。正平面参考系中表达的角度有六个：кr、кrˊ、γo、αo、αoˊ和λs法平面参考系中度量的角度有六个：кr、кrˊ、γn、αn、αnˊ和λs假定工作〔进给〕平面、背〔切深〕平面参考系中度量的角度有七个：кr、кrˊ、γｆ、αｆ、γｐ、αｐ和λs三、工作角度如前所述，刀具的标注角度是在忽略进给速度的影响，且刀具安装在理想工作位置的情况下确定的。当刀具进入工作状态后，选定点的实际切削速度的方向以及刀具的实际安装位置相对于假定的理想状态发生了变化，由此而建立的工作参考系(动态参考系)相对于标注参考系(静态参考系)在空间位置上也相应改变，因此刀具的实际切削角度(即刀具的工作角度)和标注角度不一样。工作参考系下的刀具几何角度即刀具的工作角度。1、进给运动对工作角度的影响〔1〕横向进给时，工作参考系为教学基本内容方法及手段工作参考系内的工作角度为：η为合成切削速度角：〔2〕纵向进给时参考资料：备注：注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。课程教案授课时间第周第节课年月日课次5授课方式〔请打√〕理论课〔√〕讨论课〔〕实践课〔〕习题课〔〕其他〔〕课时安排2授课题目〔教学章、节或主题〕：第二章金属切削的根本知识第三节切削层横截面要素第四节常用刀具材料教学目的、要求〔分掌握、熟悉、了解三个层次〕：目的：要求：1.掌握三种切削用量要素的表示方法及计算方法2.掌握切削层横截面要素，可根据公式进行计算教学内容重点及难点：重点：难点：教具作业思考题课后小结教学基本内容方法及手段第三节切削层横截面要素切削时，沿进给运动方向移动一个进给量所切除的金属层称为切削层。切削层参数，是指切削层在基面pr内所截得的截面形状和尺寸，即在切削层公称横截面中度量。切削层参数教学基本内容方法及手段1.切削层横截面积简称切削层横截面积在切削层尺寸平面度量的横截面积〔在基面内度量的切削层横截面积〕式中——切削层横截面积〔mm2〕。2.切削层公称宽度简称切削宽度在基面内平行于过渡外表度量的切削层尺寸。式中——切削宽度〔mm〕；——背吃刀量〔mm〕。当κr=90º时，=；当=0，为切削刃的实际长度。由于切削厚度说明切削层的厚度，而切削宽度反映了切削层的长度。因而用切削厚度和切削宽度比用进给量和背吃刀量更能反映切削层横截面的特性。3.切削层公称厚度简称切削厚度在基面内垂直于过渡外表度量的切削层尺寸。式中——切削厚度〔mm〕；——进给量〔mm/r〕；——主偏角〔°〕。切削刃为圆弧刃时，hD处处不等。切削用量三要素为切削速度、进给量和被吃刀量。切削层公称宽度、切削层公称厚度和切削层公称横截面积是描述切削层的根本参数，与进给量、背吃刀量、主偏角有关系。教学基本内容方法及手段第四节常用的刀具材料一、刀具材料必须具备的性能在切削过程中，会产生切削抗力、切削热、冲击和振动，那么刀具材料具有哪些性能才能满足要求呢?〔1〕高的硬度硬度是指材料外表抵抗其他更硬物体压入的能力，刀具材料的硬度高于工件材料的硬度。目前室温下刀具材料硬度大于或者等于60HRC。高速钢在63～66HRC以上，硬质合金在74～81.5HRC左右，人造金刚石10000HV。〔2〕高的耐磨性耐磨性是指材料抵抗磨损的能力。耐磨性与材料的硬度、化学成分、显微组织有关。一般而言，材料硬度越高，耐磨性越好。刀具材料组织中的硬质点的硬度越高，数量越多，分布越均匀，耐磨性越好。〔3〕高的耐热性耐热性是指材料在高温下仍能保持原硬度的性能。刀具材料的耐热性越好，允许切削加工时的切削速度越高，有利于改善加工质量和提高生产率，有利于延长刀具寿命。〔4〕足够的强度和韧性强度是指材料在静载荷作用下，抵抗永久变形和断裂的能力。刀具材料的强度一般指抗弯强度。韧性是指金属材料在冲击载荷作用下，金属材料在断裂前吸收变形能量的能力。金属的韧性通常用冲击韧度表示。切削过程中，刀具总是受到切削力、冲击、振动的作用，当刀具材料有足够的强度的韧性，就可防止刀具的断裂和崩刃。〔5〕良好的工艺性工艺性指材料的切削加工性，锻造、焊接、热处理等性能。刀具材料有良好的工艺性，便于刀具制造。刀具材料应具备的性能包括足够的硬度和耐磨性、足够的强度与韧性、较高的耐热性、较好的工艺性、较好的传热性和经济性。二、常用刀具材料的种类1、高速钢高速钢是在钢中参加较多的W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具钢，俗称白钢或锋钢。高速钢具有高的强度和高的韧性，具有一定的硬度和良好的耐磨性，当切削温度高达500～650℃教学基本内容方法及手段普通高速钢〔普通性能〕高速钢按用途不同分为高性能高速钢〔高性能〕熔炼高速钢按制造工艺方法不同分为粉末冶金高速钢2、硬质合金硬质合金是用高硬度、高熔点的金属碳化物和金属黏结剂，经过高压成形，并在1500℃的高温下烧结而成的。常用的合金碳化物有WC、TiC、TaC、NbC等，常用的黏结剂有Co、Ni以及Mo等。碳化物决定了硬质合金的硬度、耐磨性的耐热性；粘结剂决定了硬质合金的强度和韧度。YGAYG或者YT〔根本〕+填加剂→选用硬质合金YW涂层硬质合金3、涂层刀具材料高速钢涂层涂层刀具材料→选用考前须知硬质合金涂层4、超硬刀具材料〔1〕陶瓷主要是以氧化铝〔Al2O3〕或氮化硅〔Si3N4〕等为主要成分，经压制成型后烧结而成的刀具材料。陶瓷材料优点是：有很高的硬度和耐磨性；有很好的耐热性，在1200℃高温下仍能进行切削；有很好的化学稳定性和较低的摩擦因数，抗扩散和抗粘结能力强。陶瓷刀具最大的缺点是强度低、韧性差。陶瓷刀具适用于各种金属材料(如钢、铸铁、有色金属等)的半精加工和精加工，但不适于机械冲击和热冲击大的加工场合。〔2〕金刚石金刚石分为人造和天然两种，金刚石价格昂贵，刃磨困难，应用较少。人造金刚石是在高温高压和其他条件配合下由石墨转化而成。是目前最硬的，硬度约为10000HV。金刚石目前主要用于磨具及磨料，作为刀具多在高速下对有色金属及非金属材料进行精细切削。〔3〕立方氮化硼立方氮化硼刀具有整体聚晶立方氮化硼和立方氮化硼复全刀片〔在硬质合金基体上烧结一层厚度约为0.5mm的立方氮化硼〕两种。立方氮化硼硬度高，耐磨性好，耐热性好，可对高温合金、淬硬钢、冷硬铸铁进行半精加工和精加工。教学基本内容方法及手段陶瓷材料具有很高的硬度和耐磨性及耐热性，抗扩散和抗黏结能力强。最大缺点是强度低、韧性差。金刚石和立方氮化硼属于超硬刀具材料主要用于精加工。金刚石目前主要用于磨具及磨料，立方氮化硼用于加工钢铁等黑色金属，特别是加工高温合金、淬火钢和冷硬铸铁等难加工材料。参考资料：备注：注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。课程教案授课时间第周第节课年月日课次5授课方式〔请打√〕理论课〔√〕讨论课〔〕实践课〔〕习题课〔〕其他〔〕课时安排2授课题目〔教学章、节或主题〕：第二章金属切削的根本知识第五节金属切削过程的规律教学目的、要求〔分掌握、熟悉、了解三个层次〕：目的：要求：教学内容重点及难点：重点：难点：教具作业思考题三个变形区的特点及其相互关系；切屑的四种类型以及相互转化条件；积屑瘤的产生及消失，如何控制积屑瘤？控制鳞刺的措施；影响切削变形的主要因素。课后小结在切削塑性金属的过程中，工件材料受到刀具前刀面的推挤，发生变形，最终被撕裂下来形成切屑，这个过程中存在着3个变形区。切削变形程度可用变形系数来表示。不同的加工状态生成带状、节状、粒状和崩碎四种类型的切屑，随工件材料、刀具和切削用量等因素的改变其切屑形态也会发生转化。切削过程中会产生积屑瘤和鳞刺，可以采取措施来控制积屑瘤和鳞刺的产生。从工件材料，切削用量和刀具几何角度方面讲了这些因素对切削变形的影响。教学基本内容方法及手段第五节金属切削过程的规律一、金属切削过程的变形区切屑是怎样被切下的呢？教学基本内容方法及手段金属切削过程的实质是指金属切削层在刀具挤压作用下产生塑性剪切滑移变形的过程。为了研究方便，通常把金属切削过程的变形划分为三个区。1.第一变形区由曲线AO、MO、AM包围的区域是塑性剪切滑移区，称为第一变形区。用Ⅰ表示。特点：金属切削过程中主要的变形区，消耗大局部功率并产生大量的热量。二者距离很窄〔0.02—0.2mm〕，且随着切削速度的加快距离越近简化，用OM平面代替第一变形区，平面OM称为剪切平面，剪切平面与切削速度的夹角称为剪切角2.第二变形区金属切削层经过第一变形区后绝大局部开始成为切屑，切屑沿前刀面流出，由于受刀具前面挤压和摩擦的作用，切屑将继续发生强烈的变形，这个变形区域称为第二变形区，用Ⅱ表示。特点：〔1〕靠近刀具前面的切屑底层附近纤维化，切屑流动速度缓慢，甚至滞留在刀具前面上；〔2〕切屑发生弯曲变形；〔3〕由摩擦产生的热量使刀屑接触面附近温度升高。第二变形区的变形直接关系到刀具的磨损，也会影响第一变形区的变形大小。3.第三变形区当金属进入第一变形区，发生了塑性剪切滑移变形，而在切削刃钝圆局部，这种变形更加复杂，更加剧烈。切削层在刃口钝圆O点处别离为两局部，O点以上的局部成为切屑沿前刀面流出，O点以下局部绕过切削刃沿刀具后面流出，成为已加工外表。教学基本内容方法及手段由于钝圆半径的存在，在整个切削厚度中，O点以下的那一层金属切削层，不能沿OM方向剪切滑移，只能受钝圆的挤压，不断受到挤压摩擦，产生塑性变形，这个变形区域称为第三变形区，用Ⅲ表示。第三变形区的变形，会造成已加工外表的加工硬化和产生剩余应力，对已加工外表的质量影响密切。二、切屑类型金属切削过程中，由于工件材料的不同和切削条件的不同，切削产生的切屑可分为四种类型。1.带状切屑切屑连续呈较长的带状，底面光滑，反面无明显裂纹，呈微小锯齿状。特点：较常见，切削力波动小，切削过程较平稳，加工外表质量较好。2.节状切屑切屑反面有时有较深的裂纹，呈较大锯齿形。特点：切削力波动较大，切削过程不太平稳，加工外表质量较差。3.粒状切屑切屑裂纹贯穿整个切屑断面，切屑成梯形粒状。特点：较少见，切削力波动大，切削过程不平稳，加工外表质量差。以上三种切屑是在切削塑性金属材料时才能产生的。切屑形态相互转换的切削条件是：粒状切屑节状切屑带状切屑〔1〕增大刀具前角〔2〕增大切削速度〔3〕减小进给量4.崩碎切屑切屑呈不规那么的碎块状。切削脆性金属材料时产生的。切削过程不太平稳，易损坏刀具，加工外表较粗糙。减小进给量，减小刀具主偏角，适当提高切削速度可使崩碎切屑转为片状或针状切屑，切削过程中的不良现象得到改善。三、切削变形程度的度量方法金属切削过程中，切削层转变为切屑，形状变化为长度缩短，厚度增大，宽度变化极小，根据材料变形前后体积不变，可用变形系数来度量切削变形的大小。教学基本内容方法及手段式中—切削层长度—切屑长度—切屑厚度—切削层厚度变形系数总是大于1，越大，切削变形越大，工件材料塑性越大，剪切角越小。四、积屑瘤在一定的切削速度范围内切削塑性金属材料时，往往会在刀具切削刃及刀具局部前面上粘结堆积一楔状或鼻状的高硬度金属块，称为积屑瘤。1.积屑瘤的生长及消失在一定的切削速度范围内切削塑性金属材料时，切屑与刀具前面有剧烈的摩擦，使切屑底层流动缓慢，流动缓慢的称为滞流层。在刀-屑接触面处，滞流层的流速接近于零，于是滞流层与刀具前面发生粘结，这是形成积屑瘤的根底。随后新的滞流层又在这根底上不断的粘结堆积，最后形成积屑瘤。积屑瘤在生长的过程中，一直受到工件材料与切屑的挤压摩擦，受到切削的冲击振动，受到切削温度升高等因素的作用和影响，因此积屑瘤会随时破碎、脱落、消失。可以认为，积屑瘤不断生长的过程也是不断破碎、脱落、消失的过程。2.积屑瘤对切削过程的影响〔1〕增大刀具前角积屑瘤使刀具实际工作前角增大，减小切削变形和切削力。〔2〕提高刀具硬度积屑瘤是由受了剧烈塑性变形而强化的被切材料堆积而成，其硬度是工件材料硬度的2-3倍，它可代替刀具切削刃进行切削。〔3〕对刀具寿命的影响积屑瘤包围着刀具切削刃和刀具前面，减小刀具磨损，提高了刀具教学基本内容方法及手段寿命。但是积屑瘤的生长是一个不稳定的过程，积屑瘤随时会发生破碎、积屑瘤前端伸出切削刃外，导致切削厚度增大，不利于加工尺寸的精度。〔4〕增大切削厚度脱落，脱落的碎片会粘走刀面上的金属材料，或者严重擦伤刀面，使刀具寿命下降。〔5〕降低工件外表质量由于积屑瘤的外形不规那么，使被切削工件外表不平整，又由于积屑瘤不断地破碎、脱落，脱落的碎片使工件外表粗糙，产生缺陷。3.控制积屑瘤的措施〔1〕降低工件材料的塑性可减小刀—屑之间的摩擦系数，减少粘结，抑制积屑瘤的生长。〔2〕控制切削速度〔3〕增大刀具前角可减小切削变形和切削温度，从而可抑制积屑瘤的生长。〔4〕合理使用切削液既可减少切削摩擦，又可降低切削温度，从而使积屑瘤的生长得到控制。五、鳞刺鳞刺是在已加工外表上呈鳞片状有裂口的毛刺。切削金属塑性材料时，假设切削速度较低时，常常会产生鳞刺。鳞刺使已加工外表质量下降，外表粗糙度值增大，鳞刺的形成过程可分为四个阶段。〔a〕抹拭阶段金属切削加工时，切屑沿着刀具前面流出，逐渐擦净刀具前面上的润滑膜，使切屑与刀具前面之间的摩擦系数逐渐增大，当增大到一定值时使切屑在刀具前面作短暂的停留。〔b〕开裂阶段由于停留的切屑代替刀具前面推挤切削层，导致切削区产生裂口。〔c〕层积阶段随着推挤切削层的继续，裂口继续增大，同时切削力也在增大。〔d〕刮成阶段当切削力增大到一定值时，切屑能克服前面的摩擦粘结，切屑又开始沿刀具前面流出，一个鳞刺就这样刮成了。教学基本内容方法及手段控制鳞刺的措施：在低的切削速度〔＝10m/min〕时，减小进给量，增大刀具前角，采用润滑性能好的切削液，可抑制鳞刺的形成。在高的切削速度〔＝30m/min〕时，工件材料调质处理，减小刀具前角，可抑制鳞刺的形成。高速切削，切削温度在500℃以上，不会产生鳞刺。六、影响切削变形的主要因素〔1〕工件材料工件材料强度越大，那么变形系数越小，切削变形也越小，工件材料塑性越大，那么变形系数越大。〔2〕刀具前角刀具前角越大，那么变形系数越小，〔3〕切削速度切削塑性金属材料时，切削速度对切削变形的影响呈波浪形。〔4〕进给量进给量增大，那么切削厚度增大，切削变形减小，变形因数减小。参考资料：备注：注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。课程教案授课时间第周第节课年月日课次6授课方式〔请打√〕理论课〔√〕讨论课〔〕实践课〔〕习题课〔〕其他〔〕课时安排2授课题目〔教学章、节或主题〕：第二章金属切削的根本知识第六节切削力教学目的、要求〔分掌握、熟悉、了解三个层次〕：目的：要求：1.理解切削力的产生原因与分解2.掌握影响切削力的主要因素教学内容重点及难点：重点：影响切削力的主要因素难点：影响切削力的主要因素教具作业思考题影响切削力的主要因素。课后小结本节主要讲切削力的产生的分解以及影响切削力的主要因素。教学基本内容方法及手段一、切削力的产生切削加工时，工件材料抵抗刀具切削所产生的阻力称为切削力。切削加工时，在刀具作用下，被切削层金属、切屑和已加工外表层金属都要产生弹性变形和塑性变形。如下图，有法向力FγN和FaN分别作用于前、后刀面。由于切屑沿前刀面流出，故有摩擦力Fγ作用于前刀面；刀具与工件间有相对运动，又有摩擦力Fa作用于后刀面。FγN与Fγ合成为Fγ,γN；FaN与Fa合成为Fa,aN；Fγ,γN与Fa,aNv再合成为F，F就是作用在刀具上的总切削力。综上所述，切削力的来源有两方面：一是切削层金属、切屑和工件外表层金属的弹性变形、塑性变形所产生的抗力；二是刀具与切屑、工件外表间的摩擦阻力。教学基本内容方法及手段二、总切削力的分解通常将总切削力分解为三个互相垂直的分力，即主切削力，背向力，进给力。主切削力总切削力在主运动方向上的分力。使机床功率消耗的功率最多，是计算机床功率、刀具强度，设计机床夹具，选择切削用量不可少的参数。背向力总切削力在垂直于进给运动方向上的分力。不消耗机床功率，是校验工件刚性，机床刚性不可少的参数。进给力总切削力在进给运动方向上的分力。使机床消耗的功率很少，是计算机床进给功率，设计机床进给机构，校验机床进给强度的不可少的参数。总切削力与三个互相垂直的分力、、的关系主偏角的大小直接影响和的大小。教学基本内容方法及手段三、影响切削力的主要因素1.工件材料的影响工件材料的硬度、强度越高，那么切应力越大，切削力越大。在强度、硬度相近的情况下，工件材料的塑性、冲击韧性越大，那么加工硬化越高，切削变形越大，切削力越大。2.切削用量的影响〔1〕切削速度切削一般钢材料，在低速范围内，由于存在着积屑瘤，所以切削速度对于切削力的影响呈波浪形。加工塑性金属时，在中速和高速下，切削力一般随着切削速度的增大而减小。切削铸铁等脆性材料时，因塑性变形小，切削速度对切削力无明显影响。〔2〕进给量进给量越大，切削力也增大。进给量增大1倍时，仅增大75%左右。原因：进给量增大1倍时，切削宽度不变，切削厚度增大1倍，切削变形减小，使第一、二变形区的变形和摩擦不按比例增长。〔3〕背吃刀量背吃刀量增大，切削力也增大。增大1倍，增大1倍。原因：增大1倍时，切削厚度不变，切削宽度增大1倍，切削刃上的切削载荷随之增大1倍，即第一、二变形区的变形和摩擦按比例增大，导致增大约1倍。3.刀具几何参数的影响〔1〕前角前角增大，那么刀具锋利，切削变形减小，切削力下降。加工塑性材料时，增大前角，切削力下降明显，加工脆性材料，增大前角，切削力下降不显著。〔2〕主偏角教学基本内容方法及手段切削一般钢时，当主偏角<60°～75°时，随着的增大，切削力减小，当主偏角＝60°～75°时，减小至最小，当>60°～75°时，随着的增大，增大。3〕刃倾角刃倾角对切削力的影响较小，对背向力和进给力的影响较大。〔4〕刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径增大，刀尖处圆弧局部参加切削的长度增大，因此，切削变形增大，切削力增大。另外，刀尖处圆弧局部上各点的不同，平均角度值小于主切削刃的直线局部，使背向力增大，进给力减小。4.切削液的影响切削液具有冷却、润滑、清洁、防锈的作用。选用润滑性能好的切削液，可以减小刀具前面与切屑，刀具后面与工件之间的摩擦，从而降低切削力。如矿物油、植物油、极压切削油。参考资料：备注：注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。课程教案授课时间第周第节课年月日课次7授课方式〔请打√〕理论课〔√〕讨论课〔〕实践课〔〕习题课〔〕其他〔〕课时安排2授课题目〔教学章、节或主题〕：第二章金属切削的根本知识第七节切削热与切削温度教学目的、要求〔分掌握、熟悉、了解三个层次〕：目的：要求：1.了解切削热产生与传出，理解切削温度在刀具上的分布情况2.掌握影响切削温度的主要因素教学内容重点及难点：重点：影响切削温度的主要因素难点：影响切削温度的主要因素教具作业思考题课后小结本节主要讲了切削热的产生和分解以及影响切削温度的主要因素。教学基本内容方法及手段一、切削热的产生与传出金属切削过程中，在刀具的切削作用下，切削层金属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。切削热是由切屑、工件、刀具和周围介质传出扩散的。加工方法不同，由切屑、工件、刀具和周围介质传出的切削热百分比是不同的。二、切削温度及温度分布切削温度一般指切屑与刀具前面接触区域的平均温度。刀具前面的温度高于刀具后面的温度。刀具前面上的最高温度不在切削刃上，而是在离切削刃一定距离处。这是因为切削塑性材料时，刀-屑接触长度较长，切屑沿着刀具前面流出，摩擦热逐渐增大的缘故。切削脆性材料时，因切屑较短，切屑与刀具前面相接触所产生的摩擦热都集中在切削刃附近，所以刀具前面上的最高温度集中在切削刃附近。教学基本内容方法及手段三、影响切削温度的主要因素1.工件材料的影响工件材料的强度、硬度越高，切削力大，产生切削热也多，切削温度就高。工件材料的塑性大，切削时，切削变形大，产生的切削热多，切削温度就高。工件材料的热导率大，本身吸热、散热快，温度不易积聚，切削温度就低。2.切削用量的影响〔1〕切削速度切削速度增大，切削温度明显增大。〔2〕进给量进给量增大，切削温度就增加。〔3〕背吃刀量背吃刀量增大，切削温度略有增加。3.刀具几何参数的影响〔1〕前角前角增大，切削变形减小，产生的切削热少，切削温度下降，但是如果前角过分增大，刀具散热体积减小，反而会提高切削温度。〔2〕主偏角背吃刀量相同，增大主偏角，主切削刃与工件接触长度减小，散热条件差，切削温度升高。4.切削液影响使用切削液可使切削温度降低。参考资料：备注：注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。课程教案授课时间第周第节课年月日课次8授课方式〔请打√〕理论课〔√〕讨论课〔〕实践课〔〕习题课〔〕其他〔〕课时安排2授课题目〔教学章、节或主题〕：第二章金属切削的根本知识第八节刀具磨损教学目的、要求〔分掌握、熟悉、了解三个层次〕：目的：学习刀具磨损要求：1.了解刀具磨损的形态2.掌握造成刀具磨损的原因3.理解刀具耐用度的表示方法教学内容重点及难点：重点：掌握造成刀具磨损的原因难点：掌握造成刀具磨损的原因教具作业思考题造成刀具磨损的原因有哪些？课后小结本节主要介绍了刀具磨损的几种形式，造成刀具磨损的原因教学基本内容方法及手段第四节刀具磨损刀具在切削过程中将逐渐产生磨损。当刀具磨损量到达一定程度时，可以明显地发现切削力加大，切削温度上升，切屑颜色改变，甚至产生振动。同时，工件尺寸可能会超出公差范围，已加工外表质量也明显恶化。因此它是切削加工中极为重要的问题之一。一、刀具磨损形态教学基本内容方法及手段1.前刀面磨损当切削塑性材料时，切削厚度和切削速度都比拟大时，切屑会在前刀面磨损出洼凹，这个洼凹称月牙洼。月牙洼产生的地方是切削温度最高的地方，前刀面磨损量的大小，用月牙洼的宽度KB和深度KT表示。随着切削继续进行，KB和KT逐渐增大，月牙洼边缘与切削刃之间的小狭面减小，最终导致崩刃。2.后刀面磨损由于切削刃的刃口钝圆半径对加工外表的挤压与摩擦，在切削刃的下方会磨损出一条后角等于零的沟痕，这就是后刀面磨损。在切削速度较低、切削厚度较小的情况下，切削脆性材料时，将会发生后刀面磨损。后刀面磨损的大小是不均匀的，在刀尖局部由于强度和散热条件差，磨损厉害。切削刃靠近待加工外表局部，由于硬化或毛坯外表的缺陷，磨损也较大。后刀面磨损量用平均值VB表示。3.前、后刀面同时磨损切削塑性材料时，采用较小的切削厚度时，刀具前、后刀面可能同时磨损。二、刀具磨损的原因刀具磨损的原因极其复杂，按性质大体可分为机械作用和热—化学作用。〔一〕机械作用的磨损刀具材料虽比工件材料硬度大，但从微观上看，在工件材料中包含有氧化物，碳化物等硬质点。这些硬质点的硬度很高，它们象切削刃一样，在刀面上划出划痕，使刀具磨损。此外，积屑瘤脱落的碎片，粘结在切屑或工件上，也会使刀具磨损。机械磨损是低速时形成刀具磨损的主要原因。教学基本内容方法及手段〔二〕热—化学作用1.粘结磨损粘结是分子间的吸引力导致金属相互吸附的结果。切削时，在一定温度与压力下，使刀具与切屑和工件间产生粘结。由于工件与刀具之间有相对运动，使刀具材料被切屑带走而造成磨损。此外，当积屑瘤脱落时，带走刀具材料也会形成粘结磨损。2.扩散磨损切削时，由于高温，刀面始终与切屑或工件的新生外表相接触，在接触面间分子活动能量很大，使两摩擦面间的化学元素相互扩散到对方去，造成两摩擦面的化学成分发生变化，降低刀具材料的性能，加速刀具磨损。扩散磨损的速度，一方面决定于刀具和工件材料间是否容易起化学反响；另一方面扩散磨损的速度又决定于接触面的温度。3.氧化磨损或化学磨损在一定的温度下，刀具材料与空气中的氧、极压润滑液中的添加剂硫、氯等起化学反响，生成一些疏松、脆弱的氧化物被切屑带走从而加速刀具的磨损。或因刀具材料的某种介质被腐蚀造成刀具磨损。4.相变磨损当刀具的最高温度超过相变温度时，刀具外表的金相组织发生变化，使硬度下降，刀具磨损加剧。由上可知，温度对刀具磨损起着决定性的作用，温度愈高，刀具磨损愈快。三、刀具磨损过程1.前刀面磨损——月牙洼形成过程磨损从距切削刃一断距离处开始，主要向深度方向扩大，并逐渐向前后扩展，这个区域是前刀面温度最高的区域。2.后刀面磨损通过实验可以得到如下图的刀具磨损过程典型曲线。由图可知刀具的磨损过程大致可以分为以下三个阶段。Ⅰ—初期磨损阶段这一阶段的磨损较快，因为新刃磨的刀具，外表粗糙度值大，接触应力大，以及前后刀面可能有脱碳、氧化层等外表缺陷，因而这一阶段的磨损速度在很大程度上取决于刀具刃磨的质量。教学基本内容方法及手段Ⅱ—正常磨损阶段这是一个磨损稳定区，磨损宽度随切削时间均匀的增加，这是刀具工作的有效区域。磨损曲线根本上是一条上行的直线，其斜率代表刀具正常工作时的磨损强度，这是一个用来衡量刀具切削性能的重要指标。Ⅲ—急剧磨损阶段当刀具磨损到一定程度后，由于刀具很钝，摩擦过大，使切削温度迅速升高，刀具磨损加剧。四、刀具磨损限度后刀面磨损量VB由于后刀面对加工质量影响大，而且容易测量，常用后刀面磨损的平均值VB来规定刀具磨损限度。前刀面磨损量KTKT=0.06+0.3f五、刀具寿命T刀具耐用度是指将新刃磨的刀具，从开始切削至到达刀具磨损限度所经过的总切削时间，用T表示，刀具寿命大，表示刀具磨损慢。1.刀具寿命方程由前面分析，切削速度对切削温度影响最大，因而切削速度对刀具寿命的影响最大。用实验方法求得关系式如下式中—切削速度；—刀具寿命；—与实验条件有关的系数—指数，表示对的影响程度。2.一定刀具寿命时的切削速度同样用实验方法可求出背吃刀量、进给量对刀具寿命的影响。可得到与—类似的关系式把这些关系式综合为一起，可得参考资料：备注：注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。课程教案授课时间第周第节课年月日课次9授课方式〔请打√〕理论课〔√〕讨论课〔〕实践课〔〕习题课〔〕其他〔〕课时安排2授课题目〔教学章、节或主题〕：第二章金属切削的根本知识第九节刀具几何参数的合理选择教学目的、要求〔分掌握、熟悉、了解三个层次〕：目的：要求：掌握刀具几何参数选择原那么掌握切削用量选择的方法和步骤教学内容重点及难点：重点：刀具几何参数的选择原那么;切削用量选择的方法和步骤难点：刀具几何参数的选择原那么;切削用量选择的方法和步骤教具作业思考题课后小结本节从刀具角度方面讲了各个角度选择时的原那么问题。主要是前角，后角，主偏角及刃倾角。从粗、精加工两个方面讲了切削用量进行选择时的方法和步骤。根本上都是先确定背吃刀量，查表得进给量，最后计算得出切削速度。教学基本内容方法及手段第三节刀具合理几何参数的选择一、前角及前刀面型式的选择〔一〕前角1、前角的作用增大前角使刀具锋利，切削变形减小，切削力减小，切削温度降低，刀具磨损减缓，加工外表质量提高。但是，前角过大，反而使切削刃强度和散热能力下降，引起崩刀。2、前角选择的原那么〔1〕工件材料加工塑性材料时，为减小切削变形，降低切削力和切削温度，应选大的前角，加工脆性材料时，塑性变形小，前角的作用不显著，应选用较小的前角。工件材料的强度小，硬度低，应选大的前角，反之，应选小的前角。教学基本内容方法及手段〔2〕刀具材料抗弯强度和冲击韧性大的刀具材料，选较大的前角，反之选小值。〔3〕加工性质粗加工时，切削力大，切削热量多，应选用较小前角，精加工时，切削力小，切削热少，为提高外表质量，应采用较大前角。〔二〕前刀面型式1.正前角平面型2.正前角平面带倒棱型3.正前角曲面带倒棱型4.负前角单面型和负前角双面型二、后角的选择后角的选择主要根据切削厚度选取。精加工时，小，小，后角取大值；粗加工时，大，大，后角取小值。三、主、副偏角及过渡刃的选择〔一〕主偏角主要按工艺系统的刚性选取。系统刚性好，那么可选小一点的主偏角，反之，系统刚性差，要选择大一些的主偏角。〔二〕副偏角主要根据加工性质选取，粗车时取10°～15°，精车时取5°～10°；切断时取1°～3°。〔三〕过渡刃1.直线过渡刃和水平修光刃多用于粗加工或强力切削的车刀上。2.圆弧过渡刃与刀尖圆弧半径四、刃倾角的选择刃倾角起以下的主要作用：1.控制切屑流向2.控制切削刃切入时，首先与工件接触的位置。3.控制切削刃在切入和切出时的平稳性4.控制背向力和进给力的比值刃倾角的合理数值与正、负，主要根据加工性质选取。精车时，＝0～＋5°；粗车时，＝0～－5°，断续切削，＝－30°～－45°。参考资料：备注：注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。课程教案授课时间第周第节课年月日课次10授课方式〔请打√〕理论课〔√〕讨论课〔〕实践课〔〕习题课〔〕其他〔〕课时安排2授课题目〔教学章、节或主题〕：第二章金属切削的根本知识第十节切削用量的合理选择教学目的、要求〔分掌握、熟悉、了解三个层次〕：目的：要求：教学内容重点及难点：重点：难点：教具作业思考题课后小结教学基本内容方法及手段第四节切削用量的合理选择所谓“合理”的切削用量是指充分利用刀具的切削性能和机床性能〔功率、扭矩〕，在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工本钱的切削用量。一、切削加工的经济性切削加工的经济性指在保证加工零件质量的前提下，必须使切削加工符合经济原那么，以此为目标作为企业需要完成的经济指标。通常包括①最大生产率②最低本钱。教学基本内容方法及手段1、最大生产率〔单件工时最小〕最大生产率是以单位时间内生产最多数量产品或加工每个零件所消耗的生产时间为最少来衡量。单件工序的工时为式中——工序时间〔min〕；——加工时间〔min〕；——刀具寿命〔min〕；——换刀一次所需要的时间〔min〕；——其他辅助时间〔min〕。2、最低本钱〔最小单件加工本钱〕每个工件的加工本钱为式中——工序生产本钱〔元〕；——该工序单位时间所分担的全厂的开支〔元〕；——每次磨刀费用〔包括刀具折旧费〕〔元〕。除和外，其余为量，由二、切削用量的选择合理地选择切削用量，可以保证加工质量，降低生产本钱，提高生产率。因此，我们要研究切削用量选择的根本原那么。从机动时间和金属切除率可知，假设要提高生产率，必须取尽可能大的、和。事实上、和的提高受到来自机床、工艺系统、刀具和加工质量要求等诸多因素的限制。因此，应重点考虑这些限制因素来选择切削用量。(一)粗加工切削用量的选择粗加工，以提高生产率为主，兼顾加工本钱。1.背吃刀量在保存半精加工余量的前提下，尽量将粗加工余量一次切削完。当余量过大或工艺系统刚性过差时，可分二次切除。第一次进给的第二次进给的教学基本内容方法及手段2.进给量当背吃刀量已确定进给量主要根据工件材料、刀杆尺寸、工件直径和背吃刀量选取。通过查表得到。3.切削速度和机床主轴转速背吃刀量和进给量确定以后，根据的刀具寿命，求出切削速度。再根据计算工件转速。然后根据机床说明书选取近似较低的机床主轴转速，再计算出实际切削速度。4.校验机床功率切削功率计算式机床有效功率计算式为机床传动效率，一般＝0.75～0.85。满足，那么所选切削用量可以在原确定的机床上使用。假设，说明机床有效功率没有得到充分利用，可通过采用切削性能良好的刀具来提高切削速度，使机床效率得到充分利用。假设，说明机床有效功率不够，要更换大功率的机床或者降低切削速度。5.计算机动时间〔二〕半精加工、精加工切削用量的选择半精加工、精加工时，以提高加工质量为主，兼顾生产率和生产本钱。1.背吃刀量半精加工、精加工的切削余量都比拟小，其背吃刀量通常都是一次进经切除全部余量。2.进给量为保证加工质量，主要是外表粗糙度的限制，使进给量不能过大，通常主要根据切削速度〔预选〕，刀尖圆弧半径来查表得到。教学基本内容方法及手段待实际切削速度确定后，如发现与其相差太大，再修正进给量。3.切削速度和机床主轴转速按已经选定的、和的，计算出切削速度，再计算工件转速。然后根据机床说明书选取近似较低的机床主轴转速，再计算出实际切削速度。由于半精加工、精加工时，、均较小，一般可不校验机床功率。〔三〕切削用量选择举例：工件材料：45钢，＝0.637Gpa。毛坯尺寸：,装夹如下图。加工要求：车工件外圆至，长度至300mm，精工直径余量为1mm，外表粗糙度为。机床：CA6140卧式车床。刀具：焊接式硬质合金外圆车刀，刀片材料为YT14，刀杆截面尺寸为，刀具几何参数：＝10°，＝8°，＝75°，＝10°，＝0，＝1mm。求：车削工件外圆的切削用量。参考资料：备注：注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。课程教案授课时间第周第节课年月日课次11授课方式〔请打√〕理论课〔√〕讨论课〔〕实践课〔〕习题课〔〕其他〔〕课时安排2授课题目〔教学章、节或主题〕：第三章金属切削刀具第一节车刀教学目的、要求〔分掌握、熟悉、了解三个层次〕：目的：要求：1.掌握焊接车刀的结构以及硬质合金刀片的型号与选用2.掌握机夹车刀的三种结构形式教学内容重点及难点：重点：难点：教具作业思考题课后小结本节主要讲焊接车刀的硬质合金刀片型号及选用。为安装刀片在刀杆上加工出刀槽。教学基本内容方法及手段第三章金属切削刀具刀具是切削加工中的主要工具刀具可分为：标准刀具：按GB设计和生产的刀具非标准刀具：按零件进行设计制造的刀具，是专用刀具我们仅讲标准刀具，掌握各种标准刀具的结构和功用，到达会选择使用刀具为目的。第一节车刀一、车刀的分类1、按被加工工件分：有外圆车刀，车槽刀，内孔车刀，闭孔车刀，通孔车刀，45°弯头，75°弯头车刀，左倾刀右倾刀等。教学基本内容方法及手段2、通常还按车刀结构分整体式、焊接式、机夹式、可转位我们重点按结构进行讲解二、焊接式车刀焊接车刀：将具有一定形状的硬质合金刀片，用纯铜或其它焊料钎焊在普通结构钢或铸铁刀杆上而成。焊接车刀的使用性能优点：焊接车刀结构简单、紧凑；刚性好、抗振性能强；制造、刃磨方便；使用灵活。缺点：刀片经过高温焊接，强度、硬度降低，切削性能下降；刀片材料产生内应力，容易出现裂纹等缺陷；刀柄不能重复使用，浪费原材料；换刀及对刀时间较长，不适用于自动车床和数控车床。1、焊接车刀的结构用于车削工件外圆、端面的直头、90°及45°弯头车刀，通孔镗刀，不通孔镗刀，切断刀等。2、硬质合金刀片型号及选用硬质合金各种型号刀片的主要用途为：A型用于90°外圆车刀、端面车刀等；B型用于直头外圆车刀、端面车刀、镗孔刀等；C型用于直头、弯头外圆车刀、宽刃刀等；D型用于切断、车槽刀等；教学基本内容方法及手段E型用于螺纹车刀。刀片型号与尺寸要根据车刀类型，主、副偏角大小来选取，其中刀片长度l应使切削刃参与切削的宽度bD不超过l的60%～70％；对切断刀、车槽刀用的刀片宽度t，应根据槽宽或切断刀宽度来选取；切断刀的宽度也可按t=0.6dw0.5来估算。刀片厚度s与切削横截面积AD有关，AD值大那么s值大，反之那么s值小。3、刀槽的形式及参数确定为使刀片焊接牢固，刃磨量小，故要在刀杆上加工出槽形，常见刀槽形式有以下几种。(1)开口槽形状简单，加工容易，但焊接面积小，适用于C型刀片。(2)半封闭槽只能用铣刀加工，制造较困难，但焊接刀片牢固，适用于A、B型刀片。(3)封闭槽夹持刀片牢固，焊接可靠，用于螺纹刀具，适用于E型刀片。(4)切口槽用于底面积较小的切断刀、切槽刀，从而增大焊接面积提高结合强度，适用于D型刀片。三、机夹车刀为了防止焊接车刀因焊接使硬质合金刀片产生裂纹、降低刀具耐用度，使用时出现脱焊和刀杆只能使用一次等缺点，采用将刀片用机械夹持的方法固定在刀杆上，刀片用钝后可更换新刃磨好的刀片的一种车刀，即机夹车刀。1、机夹车刀的特点1〕刀片不焊接2〕缩短换刀时间优点3〕刀柄可重复使用4〕压紧刀片的机构可起断屑作用缺点：刀片磨钝后要重磨2、夹紧机构1〕上压式采用螺钉和压板从上面压紧刀片，通过调整螺钉来调节刀片位置。特点：结构简单，夹固牢靠，使用方便，刀片平装，用钝后重磨后面。上压式是加工中应用最多的一种。教学基本内容方法及手段2〕侧压式这种形式一般多利用刀片本身的斜面，由楔块和螺钉从刀片侧面来夹紧刀片。特点：刀片竖装，对刀槽制造精度的要求可适当降低，刀片用钝后重磨前面。参考资料：备注：注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。课程教案授课时间第周第节课年月日课次12授课方式〔请打√〕理论课〔√〕讨论课〔〕实践课〔〕习题课〔〕其他〔〕课时安排2授课题目〔教学章、节或主题〕：第三章金属切削刀具第一节车刀教学目的、要求〔分掌握、熟悉、了解三个层次〕：目的：要求：1、掌握可转位车刀的几种典型的夹紧结构；2、掌握成形车刀前后角的形成以及成形车刀的装夹和刃磨教学内容重点及难点：重点：可转位车刀的几种典型的夹紧结构；成形车刀前后角的形成以及成形车刀的装夹和刃磨难点：可转位车刀的几种典型的夹紧结构；成形车刀前后角的形成以及成形车刀的装夹和刃磨教具作业思考题课后小结本节主要讲了成形车刀的几种结构形式，主要是平体成形车刀、棱体成形车刀和圆体成形车刀，主要讲棱体成形车刀和圆体成形车刀的前后角形成的过程以及对这两种刀进行刃磨的方法。教学基本内容方法及手段四、可转位〔刀片〕车刀1、可转位车刀：用机械夹固方式，具有合理几何参数并且是多条切削刃的刀片夹固在标准刀杆上。当某一刀刃磨钝后，松开夹紧机构，将刀片转换一个刀刃后继续切削，只有当刀片上的切削刃都用钝后再换新刀片。其结构如下列图：有四局部组成。教学基本内容方法及手段2、可转位刀片1〕形状与结构外形有正三角形、正方形、五边形、菱形和圆形。刀片分带孔无后角和不带孔有后角两种。2〕精度等级根本参数为内切圆直径d，刀尖位置m和刀尖厚度S。3〕断屑槽形状和几何参数直槽、外斜槽、内斜槽、直通槽、正刃倾角。3、可转位车刀几种典型的夹紧结构：1〕偏心式它是利用螺钉上端部的一个偏心销，将刀片夹紧在刀杆上。特点：该结构靠偏心夹紧，靠螺钉自锁，结构简单，操作方便，但不能双边定位。由于偏心量过小，容易使刀片松动，故偏心式夹紧机构一般适用于连续平稳切削的场合。偏心式杠杠式2〕杠杆式应用杠杆原理对刀片进行夹紧。当旋动螺钉时，通过杠杆产生的夹紧力将刀片定位夹紧在刀槽侧面上；旋出螺钉时刀片松开。特点：定位精度高，夹固牢靠，受力合理，使用方便，但工艺性较差，适合于专业工具厂大批量的生产。3〕楔块式该结构是把刀片通过内孔定位在刀杆刀片槽的销轴上，由压紧螺钉下压带有斜面的楔块，使其一面紧靠在刀杆凸台上，另一面将刀片推往刀片中间孔的圆柱销上，将刀片压紧。特点：简单易操作，但定位精度较低，且夹紧力与切削力相反。楔块式上压式教学基本内容方法及手段4〕上压式只要用于不带孔的刀片，通过压紧螺钉和压板将刀片夹紧。特点：定位可靠，夹紧力大；结构简单，制造方便；但对排屑有阻碍作用，适用于粗加工或间断切削的场合。3、可转位车刀的角度形成是由具有合理几何参数的刀片装在具有安装合理角度设计的刀槽上综合形成的。成型车刀成形车刀又称样板刀，是一种专用刀具，其刃形是根据工件要求的廓形设计的。它主要用在普通车床、六角车床、半自动及自动车床上加工回转体内外成形外表。成形车刀的特点加工质量稳定生产效率高刀具寿命长刀具本钱较高成形车刀的类型按结构形状可分为平体、棱形和圆体成形车刀三种。(1)平体成形车刀其外形为平条状，与普通车刀相似，刃形具有一定的廓形，结构简单，容易制造，本钱低。但可重磨次数不多。用于加工简单的外成形外表，如螺纹车刀和铲制成形铣刀的铲刀等。(2)棱体成形车刀棱柱体的刀头和刀杆分开制作，大大增加了沿前刀面的重磨次数，刀体刚性好，但比圆体成形车刀制造工艺复杂，刃磨次数少，且只能加工外成形外表。(3)圆体成形车刀它好似由长长的棱体车刀包在一个圆柱面上而形成。它允许重磨的次数最多，制造也比棱体成形车刀容易，且可加工零件上的内、外成形外表。3、成形车刀前后角的形成及其选择成形车刀必须具有合理的前、后角才能有效地工作。由于成形车刀的刃形复杂，切削刃上各点正交平面方向不一致，同时考虑测量和重磨方便，前角和后角都不在正交平面内测量，而规定在刀具的假定工作平面(垂直于工件轴线的断面)内测量，并以切削刃上最外缘与工件中心等高点(图中的1点，该点称为成形车刀的基点)处的假定工作前角和假定工作后角作为标注值。教学基本内容方法及手段〔1〕棱体成形车刀棱体成形车刀的后刀面是成形棱形柱面，前刀面是平面。后刀面与燕尾面K-K平行，而前刀面与K-K呈倾角90°-〔〕。在制造棱体成形车刀时，将前刀面与后刀面的夹角磨成90°-〔〕。切削时，将后刀面安装出角，这样就形成了前角和后角。〔2〕圆体成形车刀圆体成形车刀前刀面刃磨出，后刀面是成形回转外表。切削时，将基准点安装在与工件中心等高处，从而形成了成形刀的中心高于工件中心H，这样就获得所需要的后角。当、确定后，刀具中心与前刀面间的距离以为中心，以为半径的圆称为刃磨圆。在制造和重磨圆体成形刀时，使前刀面与此圆相切。4、成形车刀的装夹与刃磨〔1〕成形车刀的装夹棱体成形车刀是以燕尾作为定位基准，配装在刀夹的燕尾槽内。刀具燕尾的后平面是夹固基准。安装时，刀体竖立并倾斜角，刀夹下端的教学基本内容方法及手段螺钉可将计算基准点的位置调整与工件中心等高后用螺栓夹紧，同时下端螺钉可以承受局部切削力，以增强刀具的刚性。圆体成形车刀以圆柱孔作为定位基准，套装在刀夹的螺杆上。成形车刀借助于销子与端面齿块相连，端面齿块与扇形齿相啮合，以防止成形车刀工作时受力面转动，同时可以粗调圆体成形车刀基准点的上下位置。用扇形齿块与蜗杆来微调基准点的高度。调整好后，旋紧螺母，即可将成形车刀夹固在刀夹中。〔2〕成形车刀的刃磨棱体成形车刀的刃磨比拟简单，只要在工具磨床上使用一简单的双向万能刃磨夹具，将刀具后刀面与砂轮外表的垂线装成〔〕的角度即可刃磨。圆体成形车刀的端面刻有磨刀检验圆时，在端面上涂一层红粉油料，用划钉划一条检验圆的切线，然后把刀具装在心轴上，将检验圆的切线调整至与砂轮的工作外表重合即可刃磨。参考资料：备注：注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。课程教案授课时间第周第节课年月日课次13授课方式〔请打√〕理论课〔√〕讨论课〔〕实践课〔〕习题课〔〕其他〔〕课时安排2授课题目〔教学章、节或主题〕：第三章金属切削刀具第二节孔加工工具教学目的、要求〔分掌握、熟悉、了解三个层次〕：目的：要求：教学内容重点及难点：重点：难点：教具作业思考题课后小结本节主要介绍了麻花钻的相关知识，要求学生掌握麻花钻的组成及几何角度，能够计算切削用量和切削层参数。教学基本内容方法及手段第二节孔加工刀具从实体材料上加工出孔的刀具：麻花钻、中心钻及深孔钻；或对工件上已有孔进行半精加工和精加工的刀具，例如扩孔钻、锪钻、绞刀及镗刀等。孔的加工过程主要有以下几方面的特点：(1〕孔加工刀具多为定尺寸刀具。(2〕由于受被加工孔尺寸的限制