金属切削教案课程_学位论文.doc

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学期授课计划（封面）2013学年度第学期课程名称课程性质任课教师授课班级专业教材名称教材版本依据大纲名称本课程重点与难点授课计划编写说明本学期计划学时数按校历规定计算共学时教学周审阅意见（签章）周课时授课安排讲课教研组长实训测验专业主任习题课教务主任复习课机动分管校长合计 学期授课计划（内页）课次周次授课章节及内容摘要课时作业说明 课题制造技术与社会发展课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：对目前制造技术与零件这一基本要素大概了解过程与方法目标：通过观察幻灯中制造技术与社会发展的关系，了解加工制造业的重要性情感与价值观目标：培养学生对于制造业的兴趣教学重点制造技术与社会发展教学难点制造业的作用教学媒体黑板，电脑大屏幕教学方法头脑风暴法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图导入提问：国家的大部分财富来自哪里？学生分组讨论了解制造业的重要性其他教学活动一、提问：什么是加工制造业？二、制造业推动人类进步的作用体现在哪里？三、制造业对社会的经济发展的意义体现在什么地方？四、中国制造业和发达国家的差距体现在哪里？五、制造业的基础是什么？解读零件和产品的区别学生搜索身边认为是制造业的内容。学生指出典型的制造业改变世界的案例。学生指出制造业的弊端学会区别制造业和服务业 其他教学活动评价与小结课后任务课后反思：课题金属切削加工基本定义课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：1.了解切削运动的主次运动及形成表面2.刀具切削时工作面的角度过程与方法目标：通过教师在黑板上举例不同切削过程，学生掌握主运动和进给运动的区别。情感与价值观目标：培养学生对机床加工过程中现象的兴趣教学重点切削运动教学难点刀具几何角度教学媒体黑板，刀具实体教学方法举例法，展示法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图 导入提问：什么是金属切削加工？回答：使用具有一定几何形状的刀具，切入工件一定深度，使刀具和工件之间产生相对运动来实现的。学生回答问题分辨切削与成型加工其他教学活动其他教学活动一、切削运动：1、切削运动分类：车削、铣削、钻削、镗削、刨削、磨削、齿轮、钳工2.切削加工特点及应用：工件精度高、生产率高、适应性好但凡要求具有一定几何尺寸精和表面粗糙度的零件。3.切削运动：n-主运动：切下切屑时所必须的基本运动、最主要的运动f-进给运动：被切削的金属层不断投入切削、以便切除工件表面上全部余量的运动。4.各种切削过程的举例：5.切削三要素：切削用量是切削加工中切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）的总称。切削速度υc：切削加工时，切削刃上选定点相对于工件的主运动的速度。单位为m/s或m/min。主运动是旋转时，最大切削运动是：进给量f：是指刀具在进给运动方向上相对工件的位移量。当主运动是回转运动时，进给量指工件或刀具每回转一周，两者沿进给方向的相对位移量，单位为mm/r； 当主运动是直线运动时，进给量指刀具或工件每往复直线运动一次，两者沿进给方向的相对位移量，单位为mm/str或mm/单行程；对于多齿的旋转刀具（如铣刀、切齿刀），常用每齿进给量fz，单位为mm/z或mm/齿。它与进给量f的关系为f=zfz进给速度υf：指切削刃上选定点相对工件进给运动的瞬间时速度，单位为mm/s或m/min。车削时进给运动速度为：υf=nf背吃刀量（切削深度）ap：在基面上，垂直于进给运动方向测量的切削层最大尺寸（已加工表面与待加工表面间的垂直距离）。外圆车削的背吃刀量：ap＝（dw-dm）/2合成切削运动：由主运动和进给运动合成的运动。合成切削速度υe：切削刃上选定点相对于工件的合成运动的瞬时速度。υe＝υc+υf评价与小结课后任务课后反思：课题刀具切削部分的几何角度课型理论教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：了解车刀切削部分及刀具的静止角度过程与方法目标：通过对车刀的各个面分析，学生学会刀具各面的作用并理解前后角的作用。情感与价值观目标：对车刀有一个形象的概念，便于日后的操作认识。教学重点车刀的组成，刀具角度教学难点车刀的各种静止角度教学媒体刀具实体、多媒体教学方法展示法，举例法 教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图导入提问：切削加工过程中，刀具起着非常重要的作用。那么刀具又有哪些部分来组成呢？其他教学活动其他教学活动新课教学：一、刀具切削部分：外圆车刀是最基本、最典型的切削刀具，其切削部分（又称刀头）组成可用一句话总结：“三面两刃一尖”。前面（前刀面）Aγ：刀具上切屑流过的表面。主后面（后面）Aα：与工件过渡表面相对的表面。副后面Aα’：与已加工表面相对的表面。主切削刃S：前刀面与主后刀面的交线。它完成主要的切削工作。副切削刃S’：前刀面与副后刀面的交线。它配合主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工表面。刀尖（过渡刃）：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，折线段，或圆弧。二、正交平面参考系：由以下三个在空间相互垂直的参考平面构成。切削平面PS：包含有切削刃选定点的切线与切削速度向量的平面。基面Pr：通过切削刃选定点且垂直于切削速度向量的平面。正交平面Po：是过切削刃选定点，并垂直于切削平面PS与基面Pr的平面。三、刀具静止角度的基本定义：前角γo：在正交平面内测量的前刀面与基面之间的夹角。前角表示前刀面的倾斜程度，有正、负和零值之分，其符号规定如图所示。 后角αo：在正交平面内测量的主后刀面与切削平面之间的夹角。后角表示主后刀面的倾斜程度，一般为正值。主偏角κr：在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。主偏角一般为正值。刃倾角λs：在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角。当主切削刃呈水平时，λs=0；刀尖为主切削刃最低点时，λs＜0；刀尖为主切削刃上最高点是，λs＞0。 副偏角κr’：在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。副偏角一般为正值。副后角αo’：在正交平面内测量的副后刀面与切削平面的夹角。在正交平面参考系中，需要6个独立角度κr、γo、αo、λs、κr’和αo’确定一把刀具切削部分的几何形状。评价与小结课后任务课后反思：课题刀具的合理选择课型理论教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：掌握刀具几何参数的合理选择方法过程与方法目标：通过教师对前后角增大、减小的举例，学生掌握角度变化对切削过程产生的影响。情感与价值观目标：培养一定的空间想象能力，学会观察刀具。教学重点前后角对切削加工过程的影响教学难点不同材料切削如何选择前后角 教学媒体黑板、多媒体教学方法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图导入提问：在明确了刀具的角度后，就要想在具体的使用过程中，怎样才能合理的选择？其他教学活动其他教学活动一、刀具的几何参数合理选择：指在保证加工质量的前提下，选择能提高切削效率，降低生产成本，获得最高刀具耐用度的刀具几何参数。1.刀具几何参数内容：刀具几何角度（前角、后角、主偏角）刀面形式（平面、带倒棱）切削刃形状（直线型、圆弧型）2.选择示范：1）前角和前刀面的选择在选择刀具前角时，首先保证刀刃锋利，同时要兼顾刀刃的强度和耐用度。A.刀具材料强度和韧性大的材料可以选择大的前角，而脆性刀具甚至取负的前角。B．工件材料加工钢件等塑性材料时，切屑沿前刀面流出时，与前刀面接触长度较长，压力、摩擦较大，为减小变形与摩擦，采用大的前角。加工脆性材料时，切屑为颗粒崩碎状，与刀具接触长度较短，切削力主要集中在切削刃附近，受冲击时容易产生崩刃，因此刀具前角相对塑性材料取得小些，以提高刀具强度。C.加工条件粗加工时，一般选择较小的前角（切削量较大，要保证安全） 精加工的时候，一般取较大的前角，以减少工件变形与表面粗糙度。（切削量较小，减少摩擦）评价与小结课后任务课后反思：课题主偏角、副偏角的选择课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：掌握主偏角、副偏角的合理选择过程与方法目标：通过教师板书、讲解，学生理解主副偏角的定义并能初步掌握合理选择角度。情感与价值观目标：在刀具实体上学会观察并判断各种角度教学重点主偏角、副偏角改变产生的影响教学难点车刀若不对准中心线会产生的影响教学媒体黑板、多媒体、车刀实体教学方法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图 导入提问：主偏角、副偏角主要起什么作用呢？其他教学活动其他教学活动一、主偏角的选择原则：主要根据加工条件和工艺系统刚性来选择主偏角的选择1）根据工艺系统刚性选取：工艺系统刚性较好时（工件长径比lw/dw<6），应选取较小的主偏角；当工艺系统刚度不足时（工件长径比lw/dw=6-12），或带有冲击性的切削应选取较大的主偏角。2）根据工件材料选取：当切削强度和硬度较高的材料时，应选取较小的主偏角。3）根据加工条件选取：粗加工时，应选取较大的主偏角；单件小批生产或加工带台阶和倒角的工件时，常选取通用性较好的车刀κr＝45°，以提高生产率。副偏角的选择原则是：在不影响摩擦和振动的条件下，应选取较小的副偏角。副偏角的选择1）根据工件材料选取当切削强度和硬度较高的材料或断续切削时，应选较小的副偏角；刀尖强度增大，散热面积增大，提高刀具耐用度。当切削塑性和韧性较大的材料时，应选较大的副偏角；2）根据加工条件选取粗加工时，应选取较大的副偏角；精加工时，应选取较小的副偏角。将可降低残留物面积的高度，提高理论表面粗糙度值。 3）根据工艺系统刚性选取工艺系统刚性较好时，应选取较小的副偏角；副偏角太小会使刀具副后刀面与工件的摩擦，使刀具耐用度降低，另外引起加工中振动。当工艺系统刚度不足时，应选取较大的副偏角。评价与小结课后任务课后反思：课题切削三要素和切削层参数课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：了解切削三要素的内容，掌握计算方法和彼此关系过程与方法目标：通过视频，学生了解切削过程，并能对切削三要素的形成过程进行掌握。通过教师的演示、举例，学生能够掌握各自的计算方法。情感与价值观目标：培养学生对微观切削过程的兴趣教学重点切削三要素教学难点切削层参数教学媒体黑板、ppt、多媒体视频教学方法观察法、举例演示法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图 导入其他教学活动其他教学活动切削三要素αp、f、Vc（1）1.切削深度αp：已加工表面与待加工表面间垂直距离2.进给量f：工件每旋转一周，车刀沿进给方向前进的距离3.切削速度Vc：切屑相对刀具上某一点移动的速度Vc∝n,Vc∝dVc=∏dn/1000例一d=20mmn=1500r/min求Vc解：Vc=∏dn/1000=3.14*20*1500/1000=94.2(m/min)在实际加工中已知切削速度，然后求转速n的大小。例二、已知Vc=180m/mind=30mm求：n=?解：由Vc=∏dn/1000n=1000Vc/∏d=1000*180/(3.14*30)=1910r/min说明：碳钢f=0.18时Vc=260-290m/min切削层参数 切削层：是指在切削过程中，由刀具在切削部分的一个单一动作（或指切削部分切过工件的一个单程，或指只产生一圈过渡表面的动作）所切除的工件材料层切削层。切削层参数：是指切削层的截面尺寸，它决定刀具所承受的负荷和切屑的尺寸大小，一般在基面内度量和观察切削层公称厚度hD：垂直于正在加工的表面（过渡表面）度量的切削层参数。（简称切削厚度）hD=fsinκr切削层公称宽度bD：平行于正在加工的表面（过渡表面）度量的切削层参数。（简称切削宽度）bD=ap/sinκr切削层公称横截面积AD：在切削层参数平面内度量的横截面积。（简称切削面积）AD=hDbD=apf上述公式中可看出：hD、bD均与主偏角有关，但切削层公称横截面积AD只与hD、bD或f、ap有关。评价与小结课后任务-练习：铝件由Ф30一刀车至Ф26选取Vc=300m/min求：n=?αp=？解：αp=（30-26）/2=2mmn=1000Vc/∏d=1000*300/(3.14*30)=3185r/min课后反思：课题刀具材料的基本要求课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：理解刀具材料应当具备哪些要求过程与方法目标：通过教师的举例、对比，学生理解较普通材料而言，刀具应当具备的特性。情感与价值观目标：对刀具的性能产生好奇与兴趣，为车间实训时爱护刀具打下情感基础。 教学重点刀具应当具备的性能教学难点耐热性和导热性在刀具上体现教学媒体黑板、ppt教学方法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图导入提问：在切削过程中，会产生哪些现象呢？回答：切削力、切削热、冲击和振动提问：刀具面对这些现象，应该具有怎样的性能呢？其他教学活动其他教学活动新课教学：刀具材料一般是指刀具切削部分的材料在切削过程中，刀具担负着切除工件上多余金属以形成已加工表面的任务。刀具的切削性能好坏，取决于刀具切削部分的材料、几何参数以及结构的合理性等。刀具材料对刀具寿命、加工生产效率、加工质量以及加工成本都有很大影响，因此必须合理选择。刀具材料的发展受着工件材料发展的促进和影响。刀具材料应具备的性能1.高的硬度和耐磨性2.足够的强度和韧性3.高的耐热性（热稳定性）4.良好的物理特性5.良好的工艺性6.经济性高的硬度和耐磨性：硬度是刀具材料应具备的基本特性。刀具要从工件上切下切屑，其硬度必须比工件材料的硬度大。切削金属所用刀具的切削刃的硬度，刀具材料常温硬度一般要求大于60HRC。 耐磨性是材料抵抗磨损的能力。一般来说，刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。组织中硬质点（碳化物、氮化物等）的硬度越高，数量越多，颗粒越小，分布越均匀，则耐磨性越高。但刀具材料的耐磨性实际上不仅取决于它的硬度，而且也和它的化学成分、强度、显微组织及摩擦区的温度有关。足够的强度和韧性：为承受切削负荷、振动和冲击，刀具材料必须具备足够的强度和韧性。高的耐热性（热稳定性）：耐热性是衡量刀具材料切削性能的主要标志。它是指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的性能。刀具材料的高温硬度愈高，则刀具的切削性能愈好，允许的切削速度也愈高。除高温硬度外，刀具材料还应具有在高温下抗氧化的能力以及良好的抗粘结和抗扩散能力，即刀具材料应具有良好的化学稳定性。良好的物理特性：刀具材料应具备良好的导热性、大的热容量以及优良的热冲击性能。良好的工艺性能：为便于刀具制造，要求刀具材料具有良好的工艺性能，如锻造性能、热处理性能、高温塑性变形性能、磨削加工性能等等。经济性：经济性是刀具材料的重要指标之一。刀具材料的发展应结合本国资源。有的刀具（如超硬材料刀具）虽然单件成本很贵，但因其使用寿命很长，分摊到每个零件的成本不一定很高。因此在选用时要考虑经济效果。此外，在切削加工自动化和柔性制造系统中，也要求刀具的切削性能比较稳定和可靠，有一定的可预测性和高度的可靠性。 评价与小结课后任务课后反思：课题刀具材料课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：掌握高速钢和硬质合金的分类及各自的优势过程与方法目标：通过观察表格，大家分组讨论，学生掌握各种刀具材料的分类。情感与价值观目标：培养学生对刀具的兴趣，为日后操作机床打下情感基础。教学重点硬质合金中合金元素的作用教学难点各种不同材料的应用场合教学媒体黑板、ppt、多媒体视频教学方法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图导入提问：在常规切削中，有哪些刀具种类？材料中添加了什么元素才能让刀具具有超凡的性能？ 其他教学活动其他教学活动一、常用刀具材料工具钢：包括碳素工具钢（如T10A、T12A）、合金工具钢（如9SiCr、CrWMn）高速钢硬质合：有钨钴类硬质合金、钨钛钴类硬质合金和钨钛钽（铌）类硬质合金。陶瓷超硬刀具材料：金刚石及立方氮化硼等。碳素工具钢和合金工具钢因耐热性低而常用于手工工具。陶瓷、金刚石及立方氮化硼目前仅用于超硬工件的加工。目前最常用的是高速钢和硬质合金。二、高速钢它是一种加入较多钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金钢。1）高速钢的分类按用途可分为：通用高速钢和高性能高速钢。按制造工艺可分为：熔炼高速钢、粉末冶金高速钢和表面涂层高速钢。按基本化学成份可分为：钨系和钨钼系。2）粉末冶金高速钢粉末冶金高速钢是用高压氩气或纯氮气雾化熔融的高速钢钢水而得到细小的高速钢粉末，然后再热压锻轧制成。三、硬质合金硬质合金是由高硬度和高熔点的金属碳化物（碳化钨WC、碳化钛TiC、碳化钽TaC、碳化铌NbC等）和金属粘结剂（Co、Mo、Ni等）用粉末冶金工艺制成。1）硬质合金分类：P类，用于加工长切屑（塑性）黑色金属。相当我国YT类硬质合金； K类，用于加工短切屑（脆性）黑色金属、有色金属和非金属材料。相当于我国的YG类；M类，可加工长切屑和短切屑黑色金属和有色金属。相当于我国的YW类。K类：钨钴类硬质合金代号为YG。这类合金是由WC和Co组成。2）硬质合金的选用YG类硬质合金主要用于加工铸铁、有色金属及非金属材料。YT类硬质合金适于加工钢料。YW类硬质合金则主要用于加工耐热钢、高锰钢、不锈钢等难加工材料。硬质合金中含钴量增多（WC、TiC含量减少）时，其抗弯强度和冲击韧度增高（硬度及耐热性降低），适合于粗加工。含钴量减少（WC、Tic含量增加）时，其硬度、耐磨性及耐热性增加（强度及韧性降低），适合于作精加工用。在加工含钛的不锈钢（如1Cr18Ni9Ti）和钛合金时，不宜采用YT类硬质合金。评价与小结课后任务课后反思：课题特殊刀具材料课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：理解四种特殊刀具材料的优缺点过程与方法目标：通过列表举例不同材料的性能，学生理解各自的优缺点情感与价值观目标：所有的刀具并非完美，希望学生明白实物的两面性教学重点刀具的优点及性能的排名次序教学难点造成刀具性能优势的原因 教学媒体ppt，黑板教学方法讲解教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图导入提问：除了常见的刀具，例如高速钢等刀具，还有什么其他的特殊刀具？他们的性能有怎样的特点？其他教学活动其他教学活动一、陶瓷刀具材料以氧化铝或以氮化硅为基体再添加少量金属，在高温下烧结而成的一种刀具材料。优点：硬度高，耐磨性、耐高温性能好，有良好的化学稳定性和抗氧化性，与金属的亲合力小、抗粘结和抗扩散能力强；缺点：脆性大、抗弯强度低，冲击韧性差，易崩刃，所以使用范围受到限制；可用于钢、铸铁类零件的车削、铣削加工。二、金刚石刀具材料碳的同素异形体，在高温、高压下由石墨转化而成，是目前人工制造出的最坚硬物质。优点：由于硬度极高，其显微硬度达到10000HV，耐磨性好，切削刃口锋利，刃部表面摩擦系数较小，不易产生粘结或积屑瘤。缺点：热稳定性差，切削温度超过700～800℃时，就会完全失去其硬度；强度低，脆性大，对振动敏感，只宜微量切削，与铁有强烈的化学亲合力，不能用于加工钢材。可用于加工硬质合金、陶瓷等硬度达65～70HRC的材料；也可用于加工高硬度的非金属材料，如玻璃等；还可加工有色金属，如铝硅合金材料以及复合难加工材料的精加工或超精加工。 三、立方氮化硼立方氮化硼（CBN）是一种人工合成的新型刀具材料，它由六方氮化硼在高温、高压下加入催化剂转化而成。特点：它有很高的硬度（其显微硬度为8000～9000HV）及耐磨性，热稳定性好，化学惰性大，与铁系金属在1300℃时不易起化学反应，导热性好，摩擦系数低。可用于高温合金、冷硬铸铁、淬硬钢等难加工材料的加工。评价与小结课后任务课后反思：课题金属切削基本规律课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：理解金属切削所发生的过程及各种切屑形态形成的过程过程与方法目标：通过观察图片，分析各种切屑形态，掌握积屑瘤的特点情感与价值观目标：培养学生学会观察，比较和总结现象后的规律教学重点四种切屑形态及积屑瘤的特点和影响教学难点三个变形区的形成过程教学媒体PPT，黑板教学方法举例法，头脑风暴法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图 导入提问：金属材料在被切削时，内部有什么样的变化呢？其他教学活动其他教学活动金属切削过程的变形一、变形区的划分第Ⅰ变形区：即剪切变形区，从OA线开始发生塑性变形到OM线晶粒的剪切滑移基本完成，金属剪切滑移，成为切屑。第Ⅱ变形区：靠近前刀面处，切屑排出时受前刀面挤压与摩擦，产生纤维化。第Ⅲ变形区：已加工面受到后刀面挤压与摩擦，产生变形。二、两个摩擦区粘结区：高温高压使切屑底层软化，粘嵌在前刀面高低不平的凹坑中，形成长度为lfi的粘接区。切屑的粘接层与上层金属之间产生相对滑移，其间的摩擦属于内摩擦。滑动区：切屑在脱离前刀面之前，与前刀面只在一些突出点接触，切屑与前刀面之间的摩擦属于外摩擦。三、积屑瘤在切削速度不高而又能形成连续性切削的情况下，加工一般钢料或其它塑性材料时，常常在前刀面切削处粘着一块剖面有时呈三角状的硬块。它的硬度很高，通常是工件材料的2～3倍，在处于比较稳定的状态时，能够代替刀刃进行切削。这块冷焊在前刀面上的金属称为积屑瘤或刀瘤。四、积屑瘤积屑瘤是如何产生？积屑瘤对切削过程的影响？防止积屑瘤的办法？影响切削变形的主要因素？工件材料 刀具角度切削用量切屑类型评价与小结课后任务课后反思：课题切削力课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：理解切削过程产生的力和各分力产生的影响过程与方法目标：通过画图逐个分解切削力，学生掌握个方向上产生的分力情感与价值观目标：学生使用多个途径去理解事物，养成多角度思考的习惯教学重点影响切削力的因素教学难点刀具产生的三个方向分力各自的作用教学媒体黑板，多媒体教学方法分析法，画图举例法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图 导入提问：在切削过程中，又有铁屑产生，会有发热，会有变形，还会有振动，那么产生振动的原因是什么呢？其他教学活动其他教学活动金属切削时，刀具切除工件上的多余金属所需要的力，称为切削力。一、切削力的来源：克服工件材料弹性变形的力。克服工件材料塑性变形的力。克服刀—屑、刀—工接触面之间的摩擦力。二、切削合力及其分解作用在刀具上的切削合力Ｆ可分解为常用的相互垂直的三个分力：Fc（Fz）—主切削力或切削力，是切削合力在主运动方向上的投影，其方向垂直于基面。Fc是计算切削功率的主要力，也是设计机床零件和计算刀具强度的重要依据。Fp（Ｆy）—背向力或切深抗力，它在基面内并与进给方向垂直。Fp使工件产生弯曲变形并可能引起振动。Ff（Ｆx）—进给抗力或进给力，它在基面内并与进给方向平行。Ff是设计进给机构和计算进给功率的依据。三、影响切削力因素1.切削用量背吃刀量ap和进给量ｆ：ａp和ｆ增加时，切削面积增加，切削力增加；ap增加时变形系数不变，切削力按正比关系增加；ｆ增加时变形系数减小，因此，切削力不按正比关系增加；ｆ对切削力的影响比ap的影响小。 切削速度：切削速度对切削力的影响规律与对切屑变形的影响基本相同。切削塑性金属时，在积屑瘤区，由于积屑瘤现象使刀具实际前角增大，切屑变形减小，切削力减小。在无积屑瘤时，随υ的增加，切削力减小。切削脆性金属时，υ增加，切削力略有减小。2.工件材料工件材料的强度、硬度越高，虽然切屑变形略有减小，但总的切削力还是增大的。工件材料的化学成分不同，如含碳量多少，是否含有合金元素等，切削力不同。热处理状态不同，切削力也不同。材料硬化指数不同，切削力也不同。如不锈钢硬化指数大，切削力大；铜、铝、铸铁及脆性材料硬化指数小，切削力就小。3.刀具几何参数的影响前角：前角对切削力影响较大。当切削塑性金属时，切削力随前角增加而减小。加工脆性金属时前角对切削力影响不明显。主偏角：主偏角κr对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著（κr↑—Fp↓，Ff↑）刃倾角：刃倾角λs对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著（λs↑—Fp↓，Ff↑）刀尖圆弧半径rε：对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著（rε↑—Fp↑，Ff↓）；负倒棱对切削力的影响：在锋利的切削刃上磨出负倒棱，可以提高刃口强度，从而提高刀具使用寿命。负倒棱导致切削变形增加，切削力增大。4.其他因素影响刀具材料：与工件材料之间的亲和性影响其间的摩擦，而影响切削力；通常按立方氮化硼，陶瓷，涂层硬质合金，高速钢的顺序切削力依次增大。切削液：有润滑作用，使切削力降低；后刀面磨损：使切削力增大，对吃刀抗力Fp的影响最为显著。 评价与小结课后任务课后反思：课题切削热课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：了解切削热的产生和传出，理解切削温度在刀具上的分布情况，掌握影响切削温度的主要因素。过程与方法目标：通过观察各种图片，观看切削视频，学生归纳总结出切削温度在刀具上的分布情况。情感与价值观目标：培养学生学会观察，归纳总结的能力与习惯。教学重点影响切削温度的主要原因教学难点温度在刀具的分布情况教学媒体多媒体，黑板教学方法头脑风暴法，归纳总结法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图导入提问：在切削过程中，我们来看一下热成像过程，大家来看看有什么现象？ 其他教学活动其他教学活动一、切削热的来源及传出切削热来源：来源于三个变形区，即切屑的变形功和前、后刀面的摩擦功。切削热量Q：切削过程中消耗的功率98～99%转换为热能，Q＝FCυc切削热的传散：切削热主要由切屑、工件、刀具以及周围介质传出。二、切削温度测定及分布什么是切削温度：指前刀面与切屑接触区内的平均温度。它由切削热的产生和传出的平衡条件所决定，产生的热越多，传出的热越慢，切削温度越高，反之，切削温度越低。切削温度的测量：自然热电偶法、人工热电偶法。三、影响切削温度的主要因素1.切削用量：切削速度对切削温度影响最大，进给量f对切削温度的影响次之，背吃刀量ap对切削温度的影响最小。2.刀具几何参数前角：前角对切削温度的影响主要是依据其对变形和摩擦的影响。前角增大，变形减小，切削温度降低。但当γ0大于18°～20°时，虽然变形小产生热量少，但散热条件恶化，故切削温度不但不降低，反而有可能升高。3.主偏角：主偏角对切削温度的影响主要是依据其对切削刃工作长度和刀尖角变化的影响。当主偏角减小时，bD增加，而hD减小，同时刀尖角εr增大，总的散热条件改善，故切削温度减小。4.工件材料 工件材料对切削温度的影响取决于其强度、硬度、导热性等。合金钢强度高，比普通钢消耗功率大，而且导热系数小，散热性差，故切削温度高。切削脆性材料时由于形成崩碎切屑，变形与摩擦都小，故切削温度低。5.切削液切削液热导率、比热容、流量越大，温度越低6.刀具磨损刀具磨损较严重时，刀具刃口变钝，切屑变形增大，同时后刀面与工件之间摩擦增大，二者均使切削热增加，切削温度升高。刀具磨损是影响切削温度的主要因素。掌握了切削温度的变化规律，就可以控制刀具的磨损和已加工表面的质量。切削温度对工件、刀具和切削过程的影响高切削温度是刀具磨损的主要原因它将限制生产率的提高切削温度还会使加工精度降低使已加工表面产生残余应力以及其它缺陷评价与小结课后任务课后反思：课题刀具磨损课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：了解刀具磨损的形态，掌握刀具磨损的原因过程与方法目标：通过观察PPT中图片上刀具的磨损位置，学生掌握可能发生在刀具损伤的位置。情感与价值观目标：学生学会观察并会爱护使用刀具教学重点掌握刀具磨损的原因 教学难点影响刀具寿命的原因教学媒体Ppt，刀具实体教学方法举例法，图片展示法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图导入提问：大家看这些受伤的刀具，猜测一下它们被破坏的原因？其他教学活动其他教学活动刀具磨损：刀具在切削金属，切下切屑的同时，其本身也将发生钝化，而失去切削能力，称刀具的磨损。一、刀具磨损形式刀具的磨损可分为：正常磨损（刀具逐渐磨蚀）和非正常磨损（刀具随机破损）正常磨损呈现为三种形态：前刀面磨损、后刀面磨损、边界磨损或（前后刀面磨损）二、刀具磨损的主要原因刀具磨损的原因有以下几种：磨粒磨损（或称机械擦伤磨损、硬质点磨损）、粘结磨损、扩散磨损、相变磨损、化学磨损、热电磨损。由于工件、刀具材料和切削条件变化很大，刀具磨损形式也各不相同，故其磨损原因很复杂。但从对温度的依赖程度来看，刀具正常磨损的原因主要是机械磨损和热、化学磨损。前者是由工件材料中硬质点的刻划作用引起的磨损，后者则是由粘结、扩散、腐蚀等引起的磨损。不同条件下刀具磨损的主要原因不同的刀具材料、工件材料及切削条件下，磨损原因和磨损强度是不同的。 硬质合金刀具加工钢料时，在不同的切削速度（切削温度）下各类磨损所占比重是不同的：在低速（低温）区以硬质点磨损和粘结磨损为主；在高速（高温）区以扩散磨损和化学磨损为主。刀具的磨损是一个复杂的过程，磨损原因之间相互作用，如热电磨损促使扩散磨损加剧，扩散磨损又促使粘结、硬质点磨损加剧。归根结底，刀具磨损与温度有至关重要的联系。三、刀具磨损的过程分三个阶段：初期磨损阶段、正常磨损阶段和急剧磨损阶段刀具磨钝标准刀具磨损到一定的限度，不能继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准。国际标准ISO统一规定以1/2背吃刀量处后刀面磨损带宽度VB作为刀具的磨钝标准。自动化生产中的精加工刀具常以工件径向上刀具磨损量NB做为衡量刀具的磨钝标准，称为刀具径向磨损量。由于加工条件不同，所定的磨钝标准也有变化。精加工的磨钝标准取小值，而粗加则取较大值。磨钝标准的具体数值可参考有关手册，一般为0.3～0.6mm。四、刀具耐用度（刀具寿命）刀具耐用度是指刀具刃磨后开始切削，一直到磨损量达到刀具的磨钝标准所经过的总的切削时间，用T（min）表示。对于某一切削加工，当工件、刀具材料和刀具几何形状选定之后，切削用量是影响刀具耐用度的主要因素。因为切削温度对刀具磨损影响很复杂，目前要用理论分析方法导出切削用量与刀具耐用度之间的数学关系，与实际情况不尽符合，所以还是进行刀具耐用度实验来建立它们之间的实验关系式。五、影响刀具耐用度的因素 1.切削用量的影响切削速度是影响刀具耐用度的最主要因素。提高切削速度，耐用度就降低。切削速度对切削温度影响最大，因而对刀具磨损影响最大切削时，增加进给量f和背吃刀量ap，刀具耐用度也要减小。切削速度υc对刀具耐用度影响最大，进给量f次之，背吃刀量ap最小2.刀具几何参数的影响前角：前角增大，切削温度降低，刀具耐用度提高，但前角过大，刀具强度降低，散热差，刀具耐用度反而降低。存在一个最佳值。主偏角、副偏角：减小时，提高刀具耐用度。刀尖圆弧半径：增大时，提高刀具耐用度。工件材料强度、硬度、韧性越高，刀具耐用度越低。3.刀具材料合理的刀具耐用度确定原则一般有两种确定刀具耐用度的方法：最高生产率耐用度TP和最低加工成本刀具耐用度Tc评价与小结课后任务课后反思：课题工件材料的切削加工性课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：理解什么叫切削加工性，掌握切屑加工性的指标过程与方法目标：通过教师举例不同材料的切削加工性，学生掌握不同性能的材料对切削加工性的影响。 情感与价值观目标：培养学生对各种常见材料的兴趣，并能在实训环节探索切削效果教学重点常见材料的切削加工性教学难点改善切削加工性的途径教学媒体黑板，多媒体教学方法讲解法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图导入其他教学活动其他教学活动一、切削加工性的指标切削加工性既是相对的，那么衡量切削加工性的指标就不是唯一的。一般把切削加工性的衡量指标归纳为以下几个方面：以加工质量衡量切削加工性；以刀具耐用度衡量切削加工性；以单位切削力衡量切削加工性；以断屑性能衡量切削加工性。以加工质量衡量切削加工性1.常用于零件的精加工。如：表面粗糙度、已加工表面变质层的深度、残余应力和硬化程度来衡量其切削加工性等。2.以单位切削力衡量切削加工性在机床动力不足或机床—夹具—刀具—工件系统刚性不足时，常用这种衡量指标。3.以断屑性能衡量切削加工性在对工件材料断屑性能要求很高的机床应采用这种衡量指标。如：自动机床、组合机床及自动线上进行切削加工。 4.以刀具耐用度衡量切削加工性以刀具耐用度来衡量切削加工性，是比较通用的，这其中包括：保证相同的刀具耐用度的前提下，考察切削这种工件材料所允许的切削速度的高低；在保证相同的切削条件下，看切削这种工件材料时刀具耐用度数值的大小；在相同的切削条件下，看保证切削这种工件材料时达到刀具磨钝标准时所切除的金属体积的多少。最常用的衡量切削加工性的指标5.在保证相同刀具耐用度的前提下，切削这种工件材料所允许的切削速度，以υT表示。它的含义是：当刀具耐用度为T（min或s）时，切削该种工件材料所允许的切削速度值。υT越高，则工件材料的切削加工性越好。一般情况下可取T=60min；对于一些难切削材料，可取T=30min或T=15min；对于机夹可转位刀具，T可以取得更小一些。如果取T=60min，则υT可写作υ60材料的相对加工性6.所谓相对加工性是以45钢（HB170～229，σb=0.637GPa）的υ60作为基准，记作υo60，其它材料的υ60与υo60之比值，记作是Kr。Kr=υ60/υo60Kr>1，说明该材料的加工性比45号钢好；Kr<1，说明该材料的加工性比45号钢差。二、影响工件材料切削加工性的因素影响工件材料切削加工性的主要因素1.工件材料的物理力学性能2.工件材料的化学成分 3.工件材料的金相组织4.加工条件工件材料的硬度对切削加工性的影响工件材料的塑性与韧性对切削加工性的影响工件材料的强度对切削加工性的影响工件材料的导热系数对切削加工性的影响化学成分对切削加工性的影响金属组织对切削加工性的影响三、改善材料切削加工性的措施1.调整化学成分2.材料加工前进行合适的热处理3.选加工性好的材料状态4.其它评价与小结课后任务课后反思：课题切削液课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：了解切削液的种类，各组成成分对切削过程的作用过程与方法目标：通过对比有无添加切削液对切削过程的影响，学生全面了解其对切削过程带来的影响。情感与价值观目标：培养学生对事物的对比分析能力教学重点切削液具有的典型作用教学难点切削液中的添加剂及作用教学媒体多媒体，黑板教学方法头脑风暴法教学内容、过程与方法 教学内容教师活动学生活动教学意图导入提问：大家观察一下这两个切削过程，看看添加切削液的切削过程和没有添加切削液的切削过程有什么不同？其他教学活动其他教学活动一、切削液的作用冷却作用：使切削热传导、对流和汽化，从而降低切削区温度。润滑作用（边界润滑原理）：切削液渗透到刀具与切屑、工件表面之间形成润滑膜，它具有物理吸附和化学吸附作用。洗涤和排屑作用：冲走细屑或磨粒。防锈作用：在切削液中添加防锈剂，起防锈作用。二、切削液的添加剂添加剂是一些化学物质，它的添加对于改善切削液的性能有重要作用。添加剂主要分为油性添加剂、极压添加剂、表面活性添加剂、其它添加剂。切削液的分类非水溶性（油溶性）和水溶性两大类非水溶性切削液：主要有切削油和极压切削油（混合油）两种。切削油：有各种矿物油（如机械油、轻柴油、煤油等）、动植物油（如豆油、猪油等）。主要起润滑作用，用于普通精车，螺纹加工等。极压切削油：在矿物油中加入油性、极压添加剂配制的混合油。主要起高温润滑作用，用途广泛。三、水溶性切削液：主要有水溶液和乳化液两种。水溶液：主要成分为水并加入防锈剂。也可以加入一定量的表面活性剂和油性添加剂，而使其有一定的润滑性能。 乳化液：由矿物油、乳化剂及其它添加剂配制的乳化油和95%～98%的水稀释而成的乳白色切削液。这一类切削液有良好的冷却性能，清洗作用也很好。离子型切削液：水溶性切削液中的一种新型切削液，其母液是由阴离子型、非离子型表面活性剂和无机盐配制而成。它在水溶液中能离解成各种强度的离子。切削时，由于强烈摩擦所产生的静电荷，可由这些离子反应迅速消除，降低切削温度，提高刀具耐用度。四、切削液的选用粗加工精加工难加工材料的切削磨削加工五、切削液的使用方法评价与小结课后任务课后反思：课题已加工表面质量课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：过程与方法目标：情感与价值观目标：教学重点教学难点教学媒体教学方法教学内容、过程与方法 教学内容教师活动学生活动教学意图导入提问：大家看看图中三种工件，你怎样来判断他们的加工质量好坏？其他教学活动其他教学活动一、概念：已加工表面质量，也可称为表面完整性。它包含两方面的内容：1.表面几何学方面主要是指零件最外层表面的几何形状，通常用表面粗糙度表示。2.表面层材质的变化（表面物理力学性能的变化）零件加工后在一定深度的表面层内出现变质层，在此表面层内晶粒组织发生严重畸变，金属的力学、物理及化学性质均发生变化。零件表面层材质的特性可以用多种形式表达，如塑性变形、硬度变化、微观裂纹、残余应力、晶粒变化、热损伤区以及化学性能及电磁特性的变化等。二、表面粗糙度表面粗糙度产生的原因几何因素所产生的粗糙度它主要决定于残留面积的高度由于切削过程不稳定因素所产生的粗糙度积屑瘤鳞刺切削变形刀具的边界磨损刀刃与工件相对位置变动等。三、影响表面粗糙度的因素1.切削用量的影响切削速度υc切削深度对表面粗糙度影响进给量对表面粗糙度影响2.刀具几何参数影响前角γo 后角αo主偏角kr、副偏角kr’、刀尖圆弧半径rε3.刀具材料的影响主要决定于刀具材料与加工材料间的摩擦系数、亲和程度、材料的耐磨性和可刃磨性。刀具材料不同时，由于与工件材料的亲和力不同，因而产生积屑瘤的难易程度不同。凡是刀具材料与工件材料间摩擦系数大，粘结情况严重的，工件加工表面粗糙度就较大。当切削碳钢时，在其它条件相同的情况下，依照用高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具或碳化铁基硬质合金刀具的顺序工件加工表面粗糙度依次有所减小。4.工件方面塑性材料：工件材料塑性愈好，金属塑性变形愈大，加工表面愈粗糙。故对中碳钢和低碳钢材料的工件，为改善切削性能，减小表面粗糙度，常在粗加工或精加工前安排正火或调质处理。脆性材料：加工脆性材料时，其切削呈碎粒状，由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使表面粗糙。5.切削液影响采用高效切削液，可以减小工件材料的变形和摩擦，而且是抑制积屑瘤和鳞刺的产生，减小表面粗糙度的有效措施；但随着切削速度的提高，其效果将随之减小。四、表面层加工硬化定义：机械加工时，工件表面层金属受到切削力的作用产生强烈的塑性变形，使晶格扭曲，晶粒间产生剪切滑移，晶粒被拉长、纤维化甚至碎化，从而使表面层的强度和硬度增加，这种现象称为加工硬化，又称冷作硬化和强化。 五、影响加工硬化的主要因素刀具切削用量工件材料六、表面层残余应力定义：机械加工中工件表面层组织发生变化时，在表面层及其与基体材料的交界处会产生互相平衡的弹性力。这种应力即为表面层的残余应力。残余应力主要是因为在表面层金属和基体金属之间发生不均匀体积变化引起的。七、产生原因机械应力引起的体积变化（冷态塑性变形引起的应力）热应力引起的体积变化（热态塑性变形引起的残余应力）相变引起的体积变化（金相组织变化引起的残余应力）评价与小结课后任务课后反思：课题刀具合理几何参数的选择课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：理解什么叫合理选用几何参数，哪些称为刀具参数。过程与方法目标：通过举例说明，学生分组讨论得出结论并能理解参数情感与价值观目标：培养学生以小见大的思维，刀具参数一旦有变，会影响整个切削过程。教学重点不同情况下，选择前角，后角的原则教学难点刀面形式，刃倾角 教学媒体多媒体，黑板教学方法举例说明法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图导入提问：通过前面的课程，我们了解了切削过程，那么刀具在整个切削过程中是非常重要的，刀的角度轻微变化，就会造成不同的切削后果。其他教学活动其他教学活动一、合理选择刀具几何参数的原则合理选择刀具几何参数的原则是在保证加工质量的前提下，尽可能地使刀具耐用度高、生产效率高和生产成本低。二、刀具合理几何参数的主要决定条件：工件材料；刀具材料及刀具类型；具体工艺条件（如切削用量、工艺系统刚性及机床功率等）。三、确定参数时的一般原则1.参考刀具材料和结构，如高速钢、硬质合金；整体、焊接、机夹、可转位等；2.参考工件的实际情况，如材料的物理机械性能、毛坯情况（铸、锻件等）、形状、材质等；3.了解具体加工条件，如机床、夹具情况，系统刚度、粗或精加工、自动线等；4.注意几何参数之间的关系如选择前角，应同时考虑卷屑曹的形状、是否倒棱、刃倾角的正负等；5.处理好刀具锋利与强度、耐磨性的关系即在保证刀具足够强度和耐磨性的前提下，力求刀具锋利；在提高锋利的同时，设法强化刀尖和刃区等。四、前刀面的功用与选择前刀面型式平面型、曲面型和带倒棱型三种。 1.平面型前刀面：制造容易，重磨方便，刀具廓形精度高。2.曲面型前刀面：起卷刃作用，并有助于断屑和排屑。故主要用于粗加工塑性金属刀具和孔加工刀具。如丝锥、钻头。3.带倒棱型前刀面：是提高刀具强度和刀具耐用度的有效措施。五、前角的功用前角影响切削过程中的变形和摩擦，同时又影响刀具的强度。前角γo对切削的难易程度有很大影响。增大前角能使刀刃变得锋利，使切削更为轻快，并减小切削力和切削热。但前角过大，刀刃和刀尖的强度下降，刀具导热体积减少，影响刀具使用寿命。前角的大小对表面粗糙度、排屑和断屑等也有一定影响。因此，在一定的切削条件下，存在着一个刀具耐用度最大的前角值，这个前角称为合理前角γopt。六、前角的选用原则前角的选用原则：在刀具强度许可条件下，尽可能选用大的前角。合理的前角主要取决于工件材料、刀具材料和加工条件。根据刀具材料选择前角刀具材料的强度及韧性较高时可选择较大的前角。根据工件材料选择前角 加工塑性材料（如钢）时，应选较大的前角；加工脆性材料（如铸铁）时，应选较小的前角。切削钢料时，切屑变形很大，切屑与前刀面的接触长度较长，刀屑之间的压力和摩擦力都很大，为了减小切屑的变形和摩擦，宜选较大的前角。切削灰铸铁时，塑性变形较小，切屑呈崩碎状，它与前刀面的接触长度较短，与前刀面的摩擦不大，切削力集中在切削刃附近。为了保护切削刃不致损坏，宜选较小的前角。工件材料的强度或硬度较小时，切削力不大，刀具不易崩刃，对刀具强固的要求较低，为了使切削刃锋利，宜选较大前角。当材料的强度或硬度较高时，切削力较大，切削温度也较高，为了增加切削刃的强度和散热体积，宜取较小前角。根据加工条件选择前角粗加工：特别是断续切削时，切削力和冲击一般都比较大，工件表面硬度也可能很高，为使切削刃有足够强度，宜取较小前角；精加工：对切削刃强度要求较低，为使刀刃锋利，降低切削力，以减小工件变形和减小表面粗糙度，宜取较大前角。工艺系统：刚性较差或机床电动机功率不足时，宜取较大的前角；在自动机床上加工时，为使刀具切削性能稳定，宜取小一些的前角。七、后角的功用与选择后角的主要功用：后角αo的主要功用是减小后刀面与工件间的摩擦和后刀面的磨损；其大小对刀具耐用度和加工表面质量都有很大影响；后角同时又影响刀具的强度。后角的选择刀具后角主要依据切削厚度（或按粗、精加工）选择。在摩擦不严重的情况下，选取较小后角。精加工时切削厚度小，主要是后刀面磨损，为了使刀尖锋利应取较大后角，αo＝8°～12°；粗加工时，切削厚度大，切削力大、切削温度高，应取较小的后角，以增大刀尖的强度，改善散热条件，αo＝6°～8°。工件材料的强度、硬度高时，宜选小的后角；材料的韧性大时宜选大的后角；加工脆性材料时宜选小的后角。工艺系统刚性差时为防止振动，宜选小的后角，可增加阻尼，甚至磨出消振棱。 对各种有尺寸精度要求的刀具，为了限制重磨后刀具尺寸的变化，宜选择较小的后角。主偏角、副偏角的功用与选择主偏角、副偏角以及刀尖形状的共同点是影响刀尖强度、散热面积、热容量以及刀具耐用度和已加工表面质量。八、主偏角的功用主偏角减小时，刀尖角增大，使刀尖强度提高，散热体积增大，刀具耐用度提高。主偏角减小时，切削宽度增大，切削厚度减小，切削刃工作长度增大，单位切削刃负荷减小，有利于提高刀具的耐用度。主偏角减小时，使Fp分力增大，易引起振动，使工件弯曲变形，降低加工精度。主偏角影响切屑形状、流出方向和断屑性能。主偏角影响加工表面的残留高度。主偏角选择合理的主偏角的大小决定于工艺系统的刚度，当刚度允许时，则主偏角宜取小一些。工件材料的强度、硬度高时，选用较小的主偏角可以增大刀尖强度、散热体积及单位切削负荷。硬质合金刀具粗加工和半精加工时应选择较大的主偏角，有利于减小振动和断屑。工艺系统刚性好时，宜选取较小的主偏角，以提高刀具耐用度；刚度不足，如加工细长轴时，宜取较大的主偏角，取κr≥90°，以减小径向力。选择主偏角时，还应考虑工件的形状及加工条件。九、副偏角的功用及选择副偏角的功用与主偏角基本相同，选择副偏角时应考虑以下因素：已加工表面粗糙度值小时，应选择小的副偏角，有时磨出修光刃。工艺系统刚性较差时，副偏角不宜选择太小，以不致引起振动为原则。切断刀、切槽刀考虑结构强度，一般取1°～3°。 十、刃倾角的功用及选择刃倾角的功用：控制切屑流出方向；影响刀头强度及断续切削时切削刃上受冲击的位置；影响切削刃的锋利程度斜角切削时，由于切屑在前刀面上流向的改变，使实际起作用的前角增大。影响切削分力的大小刃倾角的选择刃倾角λs选用原则：主要根据刀具强度、流屑方向和加工条件而定。粗加工时，为提高刀具强度，λs取负值；精加工时，为不使切屑划伤已加工表面，λs常取正值或0；加工高强度钢、高锰钢及淬硬钢时，取较大的负刃倾角；加工断续表面、余量不均表面，或在冲击震动的切削条件下，取副刃倾角。评价与小结课后任务课后反思：课题车刀课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：了解切削加工中典型刀具—车刀的分类、特点过程与方法目标：通过观察图片、对比，学生了解不同种类车刀的优势情感与价值观目标：学生利用课上所学能与实训车间相联系，学会关联学习，学以致用。教学重点车刀所加工范围、种类及优势教学难点车刀的刃磨教学媒体黑板，多媒体教学方法讲解法 教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图导入提问:观察下面的切削视频，大家看看我们常用的车刀形态上有什么不同？其他教学活动其他教学活动车刀分类：按其用途不同分类：外圆车刀、端面车刀、切断车刀、螺纹车刀、内孔车刀按结构分类：整体式、焊接式、机夹式、可转位式1.焊接式车刀这种车刀是将一定形状的硬质合金刀片，用黄铜、紫铜或其它焊料，纤焊在普通结构钢刀杆上而制成的。优点：结构简单、紧凑，刚性好、抗振、制造容易，灵活性大，几何参数根据需要即时随意刃磨，使用方便。缺点：刀片易崩裂（主要原因是由于焊接和刃磨时引起的）、刀片刀杆材料得不到充分利用、刀杆尺寸大时不便于刃磨等。这种车刀是使用最广的一种车刀。它的硬质合金刀片已经标准化，由专业厂家生产车刀刀柄截面形状尺寸普通车刀外形尺寸主要是高度、宽度和长度。刀柄形状有矩形、正方形和圆形。一般选用矩形。刀柄的长度一般为高度的6倍。2.机夹车刀机夹车刀指用机械方法定位、夹紧刀片，通过刀片体外刃磨与安装倾斜后，综合形成刀具角度的车刀。优点：避免焊接的缺陷，刀柄能多次使用，刀具几何参数设计选用灵活等。 选用特点：首先是根据刀具的结构来合理选择重磨刀面；其次是刀片进行体外刃磨的角度需按刀片安装与重磨结构进行计算。常用于切断车刀、切槽车刀、螺纹车刀、大型车刀和金刚石车刀等。这种结构的车刀在使用过程中仍需刃磨，还不能完全避免由于刃磨而可能引起的裂纹。机夹式车刀夹紧结构形式3.可转位车刀直接夹固硬质合金刀片的结构可以避免焊接裂纹的产生。为了进一步消除刃磨或重磨时内应力可能引起的裂纹，人们又创造了机夹式（即机械夹固式）可转位的不重磨车刀。刀刀片的每一条边都可作为切削刃。一个切削刃用钝后，可以转动刀片改用另一个新的切削刃工作，直到刀片上所有切削刃均已用钝，刀片就报废回收。更换新刀片后，车刀又可继续工作。可转位车刀优点：1.可转位刀片在制造时已经磨好，使用时不必再重磨，也不需焊接，刀片材料能较好地保持原有力学性能、切削性能、硬度和抗弯强度。2.减少了刃磨、换刀、调刀所需的辅助时间，提高了生产效率。3.可使用涂层刀片，提高刀具耐用度。4.刀杆长期使用，节省大量钢材。5.有利于标准化设计和大量生产，保证质量。6.可以工业生产的方式，提供现成的、先进的、合理的刀具几何参数。评价与小结课后任务课后反思： 课题孔加工刀具课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：掌握不同孔加工方法及相应的机床类型，了解麻花钻的结构特点及钻削参数。过程与方法目标：通过观察视频中麻花钻、中心钻、镗刀的加工过程，学生掌握不同钻削加工的方式。情感与价值观目标：做成一件事情不只有一个方式，钻削有不同的方式，人生也会有不同的方式。教学重点麻花钻的使用及参数教学难点麻花钻的缺陷教学媒体教学方法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图导入提问：大家说说典型的孔加工方法有哪些？其他教学活动一、麻花钻的组成：工作部分（刀体）、颈部和柄部等三部分组成。工作部分又分为切削和导向两部分。工作部分结构：主切削刃、副切削刃、横刃、前刀面、后刀面、容屑槽、钻心等。二、麻花钻的结构参数直径d：指切削部分测量的两刃带间的距离。直径倒锥：为了减少麻花钻与孔壁的摩擦，导向部分上做有两条窄的刃带，其外径由钻尖向柄部逐渐减少，每100mm长度缩小0.03～0.12mm。钻芯直径do：是两刃沟底相切圆的直径。 其他教学活动为了增加麻花钻钻削时的强度和刚度，钻心直径应沿轴线方向从钻尖向柄部逐渐增大，每100mm长度增大1.4～2.0mm螺旋角ω：指钻头外圆柱与螺旋槽表面的交线（螺旋线）上任意点的切线和钻头轴线之间的夹角。三、螺旋角变化的规律及作用钻头外径处的螺旋角最大，越靠近中心螺旋角越小。螺旋角的大小不仅影响排屑情况，而且它也就是钻头的轴向前角。ω增大，则前角也增大，轴向力和扭矩减小，切削轻快。但若螺旋角过大，则切削刃强度削弱。标准麻花钻的螺旋角ω=25°～32°，大直径取大值。专用麻花钻的螺旋角可根据加工材料性质选定。钻头螺旋槽的方向，一般为右旋；特殊用途的（如自动机用麻花钻）为左旋。四、麻花钻的几何角度麻花钻与车刀的比较：刀头的基本形态是普通车刀钻头角度参考系：基本参考系与以前的定义一样。五、标准麻花钻存在的缺点：1.前角沿主刃变化很大（+30°到-30°），各点的切削条件不同；2.横刃前角为负值（约-54°～-60°），而宽度bψ又较大，切削时挤压工件严重，轴向力大；3.主刀刃长，切屑宽，卷屑和排屑困难，且各点的切削速度及方向差异很大；4.棱边处副后角为零；5.主、副刀刃交界的外圆处，刀尖角εr小，散热条件差，且此处的切削速度最大，磨损快、影响钻头的耐用度。麻花钻常见的修磨方法 修磨横刃：十字形修磨、内直刃形修磨。修磨主切削刃：磨出内凹圆弧刃、磨出双（多）重顶顶角、磨出分屑槽。修磨前面：倒棱、磨出卷屑槽、磨出大的前角及刃倾角。修磨后刀面：修磨后面修磨刃带评价与小结课后任务课后反思：课题铣削与铣刀课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：掌握顺铣、逆铣的特点，了解铣刀的结构特点和安装方式。过程与方法目标：通过文字、视频，学生了解不同种类铣刀的运动方式及安装形式。情感与价值观目标：培养学生观察事物、探索发现的能力。教学重点顺铣、逆铣的区别教学难点顺铣、逆铣时刀齿切入、切出工件的顺序教学媒体黑板、多媒体教学方法头脑风暴法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图 导入提问：常见的铣刀是怎样加工工件的？其他教学活动其他教学活动一、铣刀的种类和用途按用途分有：加工平面用的，如圆柱平面铣刀、端铣刀等。加工沟槽用的，如立铣刀、两面刃铣刀、三面刃铣刀等。加工成形表面用的，如凸半圆和凹半圆铣刀按刀齿齿背形式和重磨方式分有：尖齿铣刀和铲齿铣刀。按刀齿数目分有：粗齿铣刀和细齿铣刀。二、铣削用量背吃刀量ap：指平行于铣刀轴线方向的切削层尺寸。侧吃刀量ae：指垂直于铣刀轴线方向的切削层尺寸。铣削速度υc：铣刀旋转时的切削速度。进给量f：铣刀每转一转与工件的相对位移量（mm）切削层参数铣削时的切削层为铣刀相邻两个刀齿在工件上形成的过渡表面之间的金属层。切削层公称厚度hD：指铣刀相邻刀齿主切削刃的运动轨迹间的垂直距离。切削层公称宽度bD：指铣刀主切削刃与工件切削层的接触长度。平均总切削层公称截面积ADav：简称平均总切削面积，指铣刀同时参与切削的各个刀齿的切削层公称截面积之和。铣削时，切削厚度是变化的，而螺旋圆柱形铣刀的切削宽度也是随时变化的，此外铣刀同时工作的齿数也是在变化，所以切削总面积是变化的。 三、逆铣法铣刀旋转切入工件的方向与工件的进给方向相反。特点：刀齿的切削厚度从hD=0至hDmax.。当hD=0时，刀齿在工件表面上挤压和摩擦，刀齿较易磨损。工件表面受到较大的挤压应力，冷硬现象严重，更加剧刀齿磨损，并影响已加工表面质量。逆铣时刀齿作用于工件上的垂直进给力FfN朝上有挑起工件的趋势，这就要求工件装夹紧固。但是逆铣时刀齿是从切削层内部开始工作的，当工件表面有硬皮时，对刀齿没有直接影响；同时作用于工件上的进给力Ff与其进给方向相反，使铣床工作台进给机构中的丝杠螺母始终保持良好的右侧面接触，因此进给速度比较平稳。四、顺铣法铣刀旋转切入工件的方向与工件的进给方向相同。特点：顺铣时，刀齿的切削厚度从hDmax到hD=0。容易切下切削层，刀齿磨损较少，已加工表面质量较高。顺铣法可提高刀具耐用度2～3倍。作用于工件上的进给力Ff与其进给方向相同，力Ff有可能使工作台连同丝杠一起沿进给方向移动，导致丝杠与螺母之间的间隙转移到另一侧面上去，引起进给速度时快时慢，影响工件表面粗糙度，有时甚至会因进给量突然增加很多而损坏铣刀刀齿。因此，采用顺铣法加工时，要求铣床的进给机构具有消除丝杠螺母间隙的装置。用顺铣法加工时，要求工件表面没有硬皮，否则铣刀很易磨损。评价与小结课后任务课后反思： 课题拉削及拉刀课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：了解拉刀的拉削特点、结构形式。理解齿升量、齿距等参数。过程与方法目标：通过观看拉刀拉削花键槽的过程，学生分析得出拉刀的拉削特点和拉削图形。情感与价值观目标：培养分析、判断的能力。教学重点拉削结构及各部分的作用教学难点拉刀的各种参数教学媒体黑板，多媒体教学方法头脑风暴法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图导入提问：观察齿轮花键内孔，它是怎么被加工出来的呢？其他教学活动一、拉刀的类型拉刀种类很多，通常从两方面来分类按加工表面部位不同，可分为内拉刀和外拉刀。按照结构的不同，可分为整体式拉刀、焊接式拉刀、装配式拉刀和镶齿式拉刀。按使用方法不同，可分为拉刀、推刀和旋转拉刀。二、拉刀的工作特点1.拉削速度低，一般为υ＝2～8m/min，拉削平稳，且切削厚度很簿，因此拉削精度可达IT7～9，表面粗糙度达Ra3.2～0.5μm。 其他教学活动2.同时工作的刀齿多，切削刃长，一次行程完成粗、精加工，生产率高。3.每一刀齿工作行程中只切削一次，刀具磨损慢，刀具寿命长。4.拉削时只有主运动，拉床结构简单，操作方便。5.加工范围广，可拉削各种形状的通孔和外表面。6.拉刀的设计制造复杂，价格昂贵，较适合于大批量生产中应用。三、拉刀的组成（以圆孔拉刀为例来说明）1.圆孔拉刀由非工作部分与工作部分组成。2.前柄（头部）l1—与拉床夹头连接，传递运动和拉力。3.颈部l2—头部和过渡锥连接部分。4.过渡锥部l3—使拉刀容易进入工件孔中，起对准中心的作用。5.前导部l4—起导向和定心作用，防止拉刀歪斜，并可检查拉削前孔径是否太小，以免拉刀第一刀齿负荷太大而损坏。6.切削部l5—切除全部的加工余量，由粗切齿、过渡齿、精切齿和校准齿组成。7.后导部l6—保持拉刀最后几个刀齿的正确位置，防止拉刀即将离开工件时，工件下垂而损坏已加工表面。8.尾部l7—防止长而重的拉刀自重下垂，影响加工质量和损坏刀齿。四、刀齿主要几何参数齿升量fz：前、后两刀齿半径或高度之差。齿距p：相邻两刀齿之间的轴向距离。确定齿距的大小时，应考虑拉削的平稳性及足够的容屑空间。前角γo：后角αo刃带宽度ba1：容屑槽等五、 拉削方式又称拉削图形，它决定拉削时每个刀齿切下的切削层的横截面形状、切削顺序和切削位置。它与切削力的大小、刀齿的负荷、加工表面质量、拉刀耐用度、拉削生产率及拉刀长度等都有密切关系。拉削方式不同，拉刀设计方法也不同，这是拉刀设计中的一个重要环节。拉削方式可分为三大类：分层拉削方式、分块拉削方式和综合拉削方式评价与小结课后任务课后反思：课题齿轮刀具课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：了解各种齿轮的啮合方式，掌握齿轮加工的工艺路线，理解齿轮加工的原理。过程与方法目标：通过观察图片，学生分析齿轮的外形特征，掌握展成法切削的定义。情感与价值观目标：培养学生组员之间沟通、分析的能力。教学重点展成法加工教学难点不同齿轮加工的优缺点教学媒体黑板，多媒体教学方法头脑风暴法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图 导入提问：生活中，会有很多地方用到齿轮，大家能说说它们有什么特点吗？其他教学活动其他教学活动一、按照加工原理分类成形法齿轮刀具：用成形法加工齿轮时，刀具的齿形与被加工齿轮的齿槽形状相同。最常用的是用盘状模数铣刀和指状模数铣刀展成法齿轮刀具：利用齿轮的啮合原理加工齿轮。常用的展成法齿轮刀具：滚齿刀、插齿刀、剃齿刀等。展成法具有较高的生产效率和加工精度。齿轮加工机床绝大多数采用展成法。二、按照被加工齿轮的类型分类加工渐开线圆柱齿轮的刀具：齿轮铣刀、滚刀、插齿刀、剃齿刀等。加工蜗轮的刀具：蜗轮滚刀、飞刀、剃刀等。加工锥齿轮刀具：直齿锥齿轮刨齿、弧齿轮铣刀盘等。加工非渐开线齿形工件的刀具：摆线齿轮刀具、花键滚刀、链轮滚刀等。三、盘形齿轮铣刀：盘形齿轮铣刀实际上是一种铲齿成形铣刀。前角为零时，刃口形状就是所加工齿轮的渐开线形状。特点：盘形齿轮铣刀，结构简单，成本低廉，用不着专门的齿轮加工机床，在普通铣床上就可加工齿轮。加工精度及生产率较低。适于单件、小批生产及修配工作中加工直齿、斜齿圆柱齿轮、齿条等。盘形齿轮铣刀的分组原因：齿轮的渐开线形状决定于基圆的大小，基因小，渐开线弯曲，基圆大，渐开线平直，基圆无穷大时，即为齿条。基圆直径do与齿轮模数m、齿数Z、齿形角α等有关：do=m•z•cosα 同一模数的铣刀是按被加工工件齿数范围分号的，每一号铣刀的齿形是按该号中最少齿数的齿轮齿形确定的；用这把铣刀铣削同号中其他齿数的齿轮时齿形有误差。四、插齿刀结构分析“产形”齿轮：直齿插齿刀的切削刃在插齿刀前端面上的投影应当是渐开线，这样，当插齿刀沿其轴线方向往复运动时，切削刃的运动轨迹就象一个直齿渐开线齿轮的齿面，这个假想的齿轮称为“产形”齿轮。根据齿轮啮合的基本条件，这个产形齿轮的模数m和齿形角α应等于被加工齿轮的模数和齿形角。插齿刀及其产形齿轮的基圆直径为dbo＝mzocosα式中zo—插齿刀的齿数。插齿刀的每个刀齿都有三个切削刃：一个顶刃和两个侧刃。顶刃：假设把插齿刀的前刀面做成垂直于插齿刀轴线的一个平面，则刀齿的顶刃将是产形齿轮的顶圆柱面与前刀面的交线（圆弧），其前角将为零度（即γp＝0°）；五、齿轮滚刀的工作原理齿轮滚刀一般是指加工渐开线齿轮所用的滚刀。它是按螺旋齿轮的啮合原理加工齿轮的。滚刀的安装滚刀的安装角φ：加工圆柱齿轮时，为了使切削点处滚刀刀齿运动方向与被切齿轮的齿槽方向一致，滚刀轴线与被切齿轮端面之间应倾斜一个角度φ，这个角度称为滚刀的安装角。当滚刀与齿轮的螺旋线方向相同时，滚刀的安装角φ=β-γzo当滚刀与齿轮的螺旋线方向相反时，滚刀的安装角φ=β+γzo加工直齿轮时，滚刀的安装角 φ=γzo式中β－齿轮螺旋角γzo－滚刀螺旋升角评价与小结课后任务课后反思：