机械制造基础 教案 作者 许晶 8.doc

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1、机械制造基础课程教案用纸教学环节教学内容备注组织教学导言新课清点人数我们前两次课学习了金属切削的基本理论，这次开始我们就来学习一下这些规律在生产实际中如何来运用。1.5金属切削过程基本规律的应用（一）一、刀具材料的选择在切削过程中，刀具的切削能力，直接影响着生产率、加工质量及加工成本，而刀具的切削能力，主要取决于刀具材料的性能和刀具的几何参数。1．刀具材料应具备的性能（1）硬度刀具材料必须具有高于工件材料的硬度，否则无法切人工件。常温硬度要在60HRC以上。（2）强度和韧性刀具在切削力的作用下工件，应具有足够的强度。切削过程中，总存在着冲击载荷或振动，故刀具应具备足够的韧性。

2、（3）热硬性是指刀具材料在高温下仍能保持高的硬度、高强度基本不变的能力。一般用保持刀具切削性的最高温度来表示。（4）耐磨性表示刀具材料抵抗磨损的能力。与刀具材料的硬度、化学成分、显微组织有关，材料的硬度越高，含耐磨的合金碳化物越多，晶粒越细、分布越均匀则耐磨性越好。（5）工艺性为了便于刀具的制造，要求刀具材料具有良好的可加工性。可磨削性和高温塑性。2．常用刀具材料及其选用（l）高速钢高速钢是以钨、铭、钒、锅为主要合金元素的高合金含量的合金工具钢，它允许的切削速度比碳素工具钢（T1oA、TL2A）及合金工具钢（9SiCr、CrWMn）高1～3倍，故称为高速钢。高速钢的常温硬度为

3、63～70HRC，耐热温度可达540～600℃过渡法导入新课。分解本节工作任务，布置任务结合学生查阅的资料具体分析。与硬质合金相比，高速钢的强度高（抗弯强度一般为硬质合金的2～3倍，为陶瓷的5～6倍）、韧性好，工艺性好，故在复杂、小型及刚性较差的机械制造基础课程教案用纸教学环节教学内容备注新课刀具（钻头、丝锥、成形刀具、拉刀、合金的2～3倍，为陶瓷的5～6倍）、韧性好，工艺性好，故在复杂、小型及刚性较差的刀具（钻头、丝锥、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等）制造中，高速钢占主要地位；由于高速钢的硬度、耐磨性、耐热性不及硬质合金，因此只适于制造中、低速切削的各种刀具。（2）硬质合金硬质

4、合金是由高硬度的难熔金属碳化物（如wC、TiC、TaC、NbC等）和金属粘结剂（如Co、Ni等）经粉末冶金方法制成的。由于硬质合金中所含难熔金属碳化物远远超过了高速钢，因此其硬度，特别是高温硬度，耐磨性，耐热性都高于高速钢，硬质合金的常温硬度可达89～93HRA（高速钢为83~86.6HRA），耐热温度可达800～1000℃。3．其它刀具材料（1）陶瓷（2）人造金刚石（3）立方氮化硼二、切屑的控制1．切屑的卷曲及屑形2．断屑原因切屑经第I、第Ⅱ变形区的严重变形后，硬度增加，塑性大大降低，性能变脆，从而为断屑创造了先决条件。由切屑经变形自然卷曲或经断屑槽等障碍物强制卷曲产生的拉

5、应变超过切屑的极限应变值时，切屑即会折断。3．断屑措施a）折线型b）直线圆弧型c）全圆弧型引导学生结合工程材料的相关知识理解结合示意图分析对于塑性很高的工件材料还可采用振动切削装置达到断屑目的。机械制造基础课程教案用纸教学环节教学内容备注新课三、工件材料的切削加工性工件材料的切削加工性：是指工件材料被切削成合格零件的难易程度。其研究的目的是为了寻找改善材料切削加工性的途径。1．评定工件材料的切削加工性的主要指标1）刀具耐用度指标：切削普通金属材料：用刀具耐用度达到60min时允许的切削速度V60的高低来评定材料的加工性。2）加工表面粗糙度指标：粗糙度值越小，加工性越好。2.改

6、善材料切削加工性的措施1）调整化学成分如在不影响工件材料性能的条件下，适当调整化学成分，以改善其加工性。如在钢中加入少量的硫、硒、铅、锁、磷等，虽略降低钢的强度，但也同时降低钢的塑性，对加工性有利。2）材料加工前进行合适的热处理低碳钢通过正火处理后，细化晶粒，硬度提高，塑性降低，有利于减小刀具的粘结磨损，减小积屑瘤，改善工件表面粗糙度；高碳钢球化退火后，硬度下降，可减小刀具磨损；不锈钢以调质到HRC28为宜，硬度过低，塑性大，工件表面粗糙度差，硬度高则刀具易磨损；白口铸铁可在950～1000°C范围内长时间退火而成可锻铸铁，切削就较容易。3）选加工性好的材料状态低碳钢经冷拉后

7、，塑性大为下降，加工性好；锻造的坯件余量不均，且有硬皮，加工性很差，改为热轧后加工性得以改善。4）其它以教师讲解为主采用合适的刀具材料，选择合理的刀具几何参数，合理地制订切削用量与选用切削液等。机械制造基础课程教案用纸教学环节教学内容备注新课小结四、切削液的合理选择1.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。洗涤和防锈作用：冲走细屑或磨粒；在切削液中添加防锈剂，起防锈作用。