金屬切削與刀具教案

1、課時序號1授課時間 年 月 日（周 ）（上午、下午、晚上）審批簽名教學(xué)目的熟悉基本定義，明確基本概念教學(xué)要求明確基本概念，刀具幾何形狀教學(xué)重點掌握常用刀具的材料的選用教學(xué)難點及處理刀具材料具備的性能教學(xué)準(zhǔn)備相關(guān)的教具教學(xué)方法由簡單的相關(guān)概念引入，講授法作業(yè)布置習(xí)題冊P1、P2填空題、選擇題、判斷題、簡述題課后小節(jié)學(xué)生對相關(guān)的專業(yè)知識有一定的基礎(chǔ)，對基本的還可以理解教學(xué)內(nèi)容及過程設(shè)計模塊一 刀具材料與切削加工基本知識  課題一 刀具材料的選擇一、課題分析 在切削加工中，刀具直接承擔(dān)著切除加工余量，形成零件表面的任務(wù)。刀具切削部分的材料不僅對加工表面質(zhì)量，而且對刀具壽命、切削效率和加工成

2、本均有直接影響。在選擇刀具材料時，需要考慮的因素主要包括：被加工零件的材料、切削加工速度和切削加工階段。對于不同的被加工材料，如鋼和鑄鐵，由于它們具有不同的切削特點，故需要選擇不同的刀具材料；對于不同的加工階段，如粗加工、半精加工和精加工等，由于加工要求不同，在選用具體刀具牌號時，也應(yīng)有所不同；另外，需要指出的是切削速度在很大程度上決定著刀具材料的選用?？傊?，我們應(yīng)當(dāng)重視刀具材料的合理選用。 二、相關(guān)知識 (一)常用刀具材料的選用 一般來說，選擇刀具材料時主要考慮的因素是工件材料和切削速度。目前，我國常用的刀具材料有工具鋼和硬質(zhì)合金兩種類型。 1低速切削時的刀具材料 低速切削時，謎擇工具鋼作為

3、刀具材料較為適宜，部分刀具常用工具鋼見表部分刀具常用工具鋼由表11不難看出，碳素工具鋼和合金工具鋼僅適合于制作諸如手用鉸刀、圓板牙等手用刀具，而手用刀具工作時的切削速度一般不會高于10 mmin。所以，在工具鋼中高速鋼才是機(jī)加工刀具的主要材料。高速鋼刀具能加工碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鐵等常用金屬，不過，由于受材料耐熱溫度(普通高速鋼為600700)的制約，對于像W18Cr4V和W6M05Cr4V2這樣的普通高速鋼，在使用時仍然必須注意切削速度的限制。切削中碳鋼時，切削速度一般不能大于30 mrain。需要強(qiáng)調(diào)的是，由于高速鋼具有良好的綜合性能，目前在形狀復(fù)雜刀具，如標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆、絲錐、鉸刀、拉

4、刀、成形車刀、成形銑刀、齒輪刀具的制造中，仍占有主要地位。教學(xué)內(nèi)容及過程設(shè)計【知識鏈接】高速鋼是一種加入了較多的鎢、鉻、釩、鉬等合金元素的高合金工具鋼，強(qiáng)度和韌性在現(xiàn)有刀具材料中最高，并且制造工藝簡單，容易刃磨出鋒利的切削刃，鍛造、熱處理變形小，所以有著良好的綜合性能。高速鋼按其用途和切削性能，可分為普通高速鋼和高性能高速鋼。高性能高速鋼是在普通高速鋼成分中添加碳、釩、鈷、鋁等合金元素后而成，由于進(jìn)一步提高了材料的耐熱性，其使用壽命約為普通高速鋼的1.53倍，并能用于切削加工不銹鋼、耐熱鋼、鈦合金及高強(qiáng)度鋼等難加工材料。我國推廣使用的高性能高速鋼牌號是w6M05Cr4V2Al。隨著粉末冶金高速

5、鋼的出現(xiàn)，清除了碳化物的偏析現(xiàn)象，大大改善了高速鋼的物理、力學(xué)性能和工藝性能，特別適用于制造切削難加工材料的形狀復(fù)雜的刀具。另外，高速鋼的表面處理與涂層技術(shù)的采用，大大提高了刀具的耐磨性和使用壽命。2高速切削時的刀具材料 高速度、高精度一直是切削加工的追求目標(biāo)。硬質(zhì)合金刀具材料因其具有較高的耐熱性(耐熱溫度達(dá)8001 000)，較高的切削速度(為高速鋼的410倍，切削中碳鋼時可達(dá)100 mmin以上)，在生產(chǎn)實際中得到了普遍的應(yīng)用，已成為主要的刀具材料。【知識鏈接】硬質(zhì)合金是將高硬度、高熔點的金屬碳化物粉末，用鈷等金屬作為黏結(jié)劑在高溫下壓制、燒結(jié)而成的粉末冶金制品。硬質(zhì)合金的性能取決于碳化物(

6、也稱硬質(zhì)相)和黏結(jié)劑(也稱黏結(jié)相)的比例，碳化物的多少決定了硬質(zhì)合金的硬度和耐磨性，黏結(jié)劑的多少決定了硬質(zhì)合金的強(qiáng)度。含碳化物多，適用于精加工，含黏結(jié)劑多，適用于粗加工。 (1)P類硬質(zhì)合金 相當(dāng)于我國原鎢鈦鈷類(YT)硬質(zhì)合金，主要成分為wC+TiC+co。常用牌號有P01、P10、P20、P30、P40。P類硬質(zhì)合金具有較高的耐熱性、較好的抗黏結(jié)、抗氧化能力，主要用于加工長切屑的黑色金屬，用藍(lán)色作標(biāo)志。其中，P01適合精加工，P10、P20適合半精加工，P30、P40適合粗加工。特別需要指出的是，P類硬質(zhì)合金不適宜切削含Ti元素的不銹鋼，這是因為刀具和工件中的Ti元素之間的親和作用會加劇刀

7、具磨損?！局R鏈接】各類硬質(zhì)合金牌號中的數(shù)字越大，c0的含量越多，韌性越好，適用于粗加工；如果碳化物的含量越多，則熱硬性越高，韌性越差，適用于精加工。教學(xué)內(nèi)容及過程設(shè)計 (2)K類硬質(zhì)合金 相當(dāng)于我國原鎢鈷類(YG)硬質(zhì)合金，主要成分為WC+C0。常用牌號有K0、K10、K20、K30、K40等。K類硬質(zhì)合金主要用于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬和非金屬材料，以及含Ti元素的不銹鋼，用紅色作標(biāo)志。解：一般情況下，加工鑄鐵零件可以選用普通高速鋼或硬質(zhì)合金中的K類作為刀具材料，但是，由于切削速度高于30 mmin，故不適宜采用普通高速鋼作為刀具材料，選擇硬質(zhì)合金刀具材料較為合適。又因為是粗加工，考

8、慮到粗加工對刀具強(qiáng)度要求較高，所以最終選擇牌號為K30的硬質(zhì)合金作為刀具材料。 (3)M類硬質(zhì)合金 相當(dāng)于我國原鎢鈦鉭(鈮)鈷類(YW)硬質(zhì)合金，主要成分為WC+TiC+TaC+Co。常用牌號有M10、M20、M30、M40。M類硬質(zhì)合金主要用于加工黑色金屬和有色金屬，用黃色作標(biāo)志。其中，精加工可用M10、半精加工可用M20、精加工可用M30?！局R鏈接】由于該類硬質(zhì)合金具有高的耐熱性和高溫硬度，能用來切削鋼或鑄鐵，所以又稱通用硬質(zhì)合金。(二)刀具材料應(yīng)具備的性能 1足夠的硬度和耐磨性刀具材料的硬度必須高于被加工材料的硬度才能切下金屬，這是刀具材料必須具備的基本性能，通常要求常溫下刀具材料硬度

9、在60HRC以上。刀具材料越硬，其耐磨性越好，但由于切削條件較復(fù)雜，材料的耐磨性還決定于它的化學(xué)成分和金相組織的穩(wěn)定性。2足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性 強(qiáng)度是指刀具抵抗切削力的作用而不至于刀刃崩碎或刀桿折斷所應(yīng)具備的性能，一般用抗彎強(qiáng)度來表示。沖擊韌性是指刀具材料在間斷切削或有沖擊的工作條件下保證不崩刃的能力。一般來說，硬度越高，沖擊韌性越低，材料越脆。硬度和韌性是一對矛盾，也是刀具材料所應(yīng)克服的一個關(guān)鍵問題。 3高的耐熱性 耐熱性又稱紅硬性，是指刀具材料在高溫下保持硬度、耐磨性、強(qiáng)度、抗氧化、抗黏結(jié)和抗擴(kuò)散的能力。耐熱性是衡量刀具材料切削性能的主要指標(biāo)。刀具材料的耐熱性越好，高溫硬度越高，允許的切削

10、速度就越高。 【知識鏈接】常用刀具材料的耐熱溫度如下：碳素工具鋼200250，合金工具鋼300400。C，普通高速鋼60070C·，硬質(zhì)合金8001 000。 4工藝性和經(jīng)濟(jì)性 為了便于刀具的制造，刀具材料還應(yīng)具有良好的工藝性，如鍛造、熱處理及磨削加工性能等。當(dāng)然在選用刀具材料時還應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)性。目前，超硬材料及涂層刀具材料費用較高，不過其使用壽命很長，在成批生產(chǎn)中，分?jǐn)偟矫總€零件中的費用反而有所降低。因此，在選用時一定要綜合考慮。課時序號2授課時間 年 月 日（周 ）（上午、下午、晚上）審批簽名教學(xué)目的學(xué)習(xí)機(jī)床和刀具之間的切削用量教學(xué)要求掌握切削運動和切削用量教學(xué)重點掌握切削用量

11、三要素教學(xué)難點及處理切削用量用量的選擇教學(xué)準(zhǔn)備相關(guān)的教具教學(xué)方法講授法作業(yè)布置習(xí)題冊P2、P3填空題、判斷題、簡述題、計算題課后小節(jié)基本能掌握計算方法，明確計算公式教學(xué)內(nèi)容及過程設(shè)計課題二 切削運動和切削用量一、課題分析 要完成相應(yīng)零件表面的加工，酋先，離不開機(jī)床和刀具之間的相對運動，例如車削外圓時需要車床主軸(工件)的旋轉(zhuǎn)運動和刀具的縱向(軸向)移動；其次，在切削加工前，必須根據(jù)加工階段的不同，合理確定和計算切削運動參數(shù)(切削用量)的大小。這是因為：一方面，切削運動參數(shù)是切削加工前操作者調(diào)整機(jī)床的依據(jù)，例如在車削加工前通常需要調(diào)整主軸的轉(zhuǎn)速等；另一方面，切削運動參數(shù)的合理與否還影響著切削加工

12、效率、零件加工精度和加工成本，例如，粗加工時如果切削運動速度過高，加工材料切除量過大等都會給加工帶來極為不利的影響，輕則加快刀具磨損重則引起加工振動甚至崩刃、斷刀；反之，加工效率低下，加工成本提高。二、相關(guān)知識 (一)切削運動 要完成切削加工任務(wù)離不開刀具和工件的運動。切削過程中工件和刀具之間的相對運動稱為切削運動。根據(jù)在切削過程中所起的作用小同，切削運動分為主運動和進(jìn)給運動。如車削外圓時，工件的旋轉(zhuǎn)運動為主運動刀具的軸向移動為進(jìn)給運動。1主運動 主運動是指直接切除工件上多余材料(切削層)，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榍行迹孕纬晒ぜ卤砻娴倪\動。金屬切削過程中，無論哪種切削運動，主運動只有一個，且它的速度通常

13、較高，功率消耗也較大，約占功率總消耗的90左右。主運動可以由工件完成，例如，車削加工時工件的旋轉(zhuǎn)運動；也可以由刀具完成，例如，銑削、鉆削加工中的銑刀、鉆頭的旋轉(zhuǎn)運動。 2進(jìn)給運動 使新的切削層不斷投入切削的運動稱為進(jìn)給運動。切削運動中，進(jìn)給運動可以是一個(如鉆削加工時)或多個(如磨削加工時)，進(jìn)給運動通常速度較低、功率消耗較小，例如，車削外圓時，刀具進(jìn)給運動僅消耗切削總功率的10左右。 【知識鏈接】切削過程中，隨著切削運動的進(jìn)行，在工件上形成了3個不斷變化著的表面(見圖12a)。它們是已加工表面、待加工表面和加工表面(也稱過渡表面)。工件上即將被切去金屬層的表面稱為待加工表面；工件上經(jīng)刀具切除

14、多余金屬后形成的新表面稱為已加工表面；工件上由切削刃正在切削的表面稱為加工表面。在以后定義和判別刀具上的刀面時要用到這些概念，務(wù)必弄清。 (二)切削用量三要素 我們已經(jīng)知道，切削加工中必須考慮切削運動的大小，以滿足切削加工生產(chǎn)率、工件的加工質(zhì)量、切削加工的經(jīng)濟(jì)性等方面的要求。用來表征切削運動大小的參數(shù)稱為切削用量，它也是金屬切削加工之前操作者調(diào)整機(jī)床的依據(jù)。一般來說，切削用量包括切削速度、背吃刀量和進(jìn)給量3個要素。 1切削速度 主運動的線速度稱為切削速度，它是用來表示主運動大小的參數(shù)。外圓車刀車削外圓時的切削速度計算式為：式中工件待加工表面的直徑，（mm）；工件的轉(zhuǎn)速，（）。教學(xué)內(nèi)容及過程設(shè)計

15、2背吃刀量已加工表面和待加工表面間的垂直距離稱為背吃刀量，單位為nlrn。式中 工件待加工表面的直徑，（）工件已加工表面的直徑，（）【知識鏈接】以上僅給出了外圓車削時的計算公式，內(nèi)孔車削時的背吃刀量為已加工表面直徑與待加工表面直徑之差的一半。3進(jìn)給量 進(jìn)給量是指工件(或刀具)每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀具沿進(jìn)給方向移動的距離，單位為mnlr。加工時，一般根據(jù)加工性質(zhì)來選取其大小。粗加工時，可選擇較大的進(jìn)給量以提高加工效率；精加工時則應(yīng)選擇較小的進(jìn)給量以保證工件的表面質(zhì)量。通常將每分鐘刀具沿進(jìn)給方向移動的距離稱為進(jìn)給速度，單位為mmmin?！局R鏈接】進(jìn)給量的完整概念是指工件或刀具每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)(或往復(fù)一次)或刀具每

16、轉(zhuǎn)過一齒時，工件與刀具在進(jìn)給方向的相對位移，這里涵蓋了各種切削加工方法，以上僅給出了車削加工時進(jìn)給量的含義。另外，在數(shù)控加工中，進(jìn)給運動的單位通常有轉(zhuǎn)進(jìn)給和分進(jìn)給兩種表示方式，其實，就是以上所說的進(jìn)給量和進(jìn)給速度。式中 主運動的轉(zhuǎn)速，（）；刀具齒數(shù)。(三)切削用量選擇 處理好效率與精度的關(guān)系是選擇切削用量的關(guān)鍵所在。切削用量總的選擇原則是：粗加工以效率為主，精加工以精度為主。一般選擇順序為：先選擇背吃刀量，再選擇進(jìn)給量，最后選擇切削速度。粗加工時優(yōu)先采用大的背吃刀量，其次采用較大的進(jìn)給量，最后選擇合理的切削速度。精加工時首先選擇較小的背吃刀量，再選擇較小的進(jìn)給量，最后選擇較高(對于硬質(zhì)合金刀具

17、)或較低(對于高速鋼刀具)的切削速度。 1背吃刀量的選擇 背吃刀量應(yīng)根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來確定，在剛度允許的條件下，除留給下道工序的余量外，其余的材料盡可能一刀切除，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率，例如，課題引入中的粗加工實例通常情況下可以考慮一刀完成。當(dāng)余量太大或工藝系統(tǒng)剛性較差時，所有余量(A)分兩次(或多次)切除。2進(jìn)給量的選擇 當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。一般在100200 mmmin范圍內(nèi)選??；在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在2050 mmmin范圍內(nèi)選取；當(dāng)加工精度、表面粗糙度要求高時，進(jìn)給速度應(yīng)

18、選小些，一般在2050 mmmin范圍內(nèi)選取。 3切削速度的選擇 切削速度應(yīng)根據(jù)加工性質(zhì)和刀具材料進(jìn)行選擇，普通高速鋼刀具一般不超過30 mmin，在精加工時硬質(zhì)合金刀具則可達(dá)到100 mmin以上。課時序號3授課時間 年 月 日（周 ）（上午、下午、晚上）審批簽名教學(xué)目的刀具的組成及其主要角度教學(xué)要求明確刀具切削部分的組成教學(xué)重點掌握刀具的主要角度教學(xué)難點及處理刀具的主要角度教學(xué)準(zhǔn)備相關(guān)教具教學(xué)方法由簡單的相關(guān)概念引入，講授法作業(yè)布置習(xí)題冊P3、P4填空題、選擇題、判斷題、簡述題課后小節(jié)結(jié)合實訓(xùn)實習(xí)多加練習(xí)，準(zhǔn)確掌握刀具的主要角度教學(xué)內(nèi)容及過程設(shè)計課題三 刀具的組成及其主要角度一、 課題分析

19、普通外圓車刀是最典型的簡單刀具，其他種類的刀具都可以看作是它的變形或組合。下面就以普通外圓車刀為例來介紹刀具切削部分的結(jié)構(gòu)、組成以及刀具的幾何角度。 (一)刀具切削部分的組成 不管刀具形狀多么千變?nèi)f化，作為刀具的切削部分，在結(jié)構(gòu)上具有一個共同的特征，即它們由若干個基本切削單元(兩面一線組成的楔性結(jié)構(gòu))所組成。對于普通外圓車刀來說，它由兩個基本切削單元組成，即前刀面、主后刀面(后刀面)、主切削刃組成的基本切削單元和前刀面、副后刀面、副切削刃組成的基本切削單元。其構(gòu)造可用三面、二刃、一尖來概括。三面，即前刀面(A，)、主后刀面(A。)、副后刀面(A。，)。前刀面是指切削加工時切屑所流經(jīng)的刀具表面，

20、主后刀面是指切削加工時與工件上加工表面相對的刀具表面，副后刀面是指切削加工時與工件上已加工表面相對的刀具表面?！局R鏈接】前刀面的形狀有平面型、曲面型、帶倒棱型(見圖15a)3種。平面型是一種最基本的形狀，它刃磨簡單、刃口鋒利。主后刀面通常為平面，必要時可磨出倒棱或制造出刃帶(見圖15b)，以起到阻尼消振或支撐定位、保持尺寸的作用。與主后刀面一樣，副后刀面通常為平面。3個刀面的方位確定后，刀具的結(jié)構(gòu)就確定了。刀面相交形成了兩條具有切削能力的刀刃，即主切削刃(S)和副切削刃(S)。前刀面、主后刀面相交形成主切削刃，它擔(dān)當(dāng)主要的切削工作。前刀面、副后刀面相交形成副切削刃，它配合主切削刃完成切削工作

21、。兩條刀刃相交于刀尖?！局R鏈接】需要指出的是，實際使用時刀具的切削刃不可能磨得很鋒利，總存在著刃口圓弧。刃口的鋒利程度以刃口圓弧半徑ID的大小衡量，10越小，刃口越鋒利。另外，為了提高刀尖的強(qiáng)度和耐磨性，往往將其磨成圓弧形或直線形的過渡刃。教學(xué)內(nèi)容及過程設(shè)計(二)刀具的主要角度 我們已經(jīng)知道，不同幾何形狀的刀具切削部分具有不同的切削性能，下面就來談?wù)劽枋龅毒邘缀涡螤钆c切削性能的重要參數(shù)刀具幾何角度。 1車刀幾何形狀的圖示方法 在學(xué)習(xí)刀具幾何角度之前，首先要學(xué)習(xí)刀具切削部分幾何形狀的繪制。工程中一般采用簡單畫法進(jìn)行刀具切削部分的繪制，為了用平面圖表示出車刀切削部分的幾何形狀，一般選擇兩個視圖(

22、主視圖和向視圖，和兩個剖面圖(主剖面和副剖面)來表示。 繪制刀具的方法有兩種。第一，投影作圖法，它嚴(yán)格按投影關(guān)系來繪制幾何形狀，是認(rèn)識和分析刀具切削部分幾何形狀的重要方法，但該方法繪制繁瑣，一般比較少用；第二，簡單畫法，該方法繪制時，視圖問大致符合投影關(guān)系，但角度與尺寸必須按比例繪制。 (1)主視圖 通常采用刀具在基面中的投影作為主視圖。同時勿忘標(biāo)注進(jìn)給運動方向，以確定或判斷主切削刃和副切削刃。通過切削刃上某一選定點，垂直于切削速度方向的平面稱為基面(Pr)。在理想情況下，對車刀而言，基面就是包括切削刃上選定點，并與刀桿底面平行的平面(水平面)?；媸堑毒咧圃?、刃磨、測量時的定位基準(zhǔn)面，如圖8

23、所示。 【知識鏈接】所謂理想情況就是滿足兩個假定條件的情況，即假定進(jìn)給速度等于零的假定運動條件和假定安裝沒有誤差的假定安裝條件。滿足假定安裝條件，意味著刀尖與工件軸心線等高，刀桿中心線與工件軸心線垂直；滿足假定運動條件，則意味著進(jìn)給量f=o。 (2)向視圖通常取刀具在切削平面(P。)中的投影作為向視圖，此處要注意放置位置。通過切削刃上某一選定點，相切于工件加工表面且垂直于基面的平面稱為切削平面(Ps)(3)剖面圖 包括主剖面(P。)和副剖面(P。)，主剖面如圖1-8所示。通過主切削刃上某一選定點，同時垂直于基面和切削平面的平面稱為主剖面(又叫正交平面)，若選定點在副切削刃上則為副剖面。 2車刀

24、的幾何角度 刀具幾何角度是確定刀面方位的角度，它表明刀面、切削刃與假定參考平面問的夾角。假定參考平面包括基面(Pr)、切削平面(Ps)和測量平面。測量平面包括正交平面(Po、Po)、法平面(Pn)、進(jìn)給平面(Pf)和背平面(Pp)，具體概念見表1-3。考慮到大多數(shù)加工切削刃上各點的切削速度并不相同，往往通過切削刃上某一選定點(一般選在刀尖附近)來建立參考平面?！局R鏈接】參考系選定點如果在副切削刃上，則坐標(biāo)平面前冠以“副”字，并在相應(yīng)的符號右上角加標(biāo)“、”以示與選定點在主切削刃上的區(qū)別。教學(xué)內(nèi)容及過程設(shè)計對于普通外圓車刀來說，需要6個獨立角度來確定其3個刀面的位置，它們是前角、后角、主偏角、副

25、偏角、刃傾角、副后角?！局R鏈接】一面二角原理：確定空間任意平面方位需要且只需要：兩個獨立角度。據(jù)此，刀具上每一個刀面只需用2個角度就能定向，即用來確定刀頭形狀所需的獨立角度數(shù)應(yīng)該是刀面數(shù)的兩倍。由于外圓車刀共有3個刀面，所以僅需6個獨立角度就能確定其形狀，即控制前刀面的前角、刃傾角；控制后刀面的后角、主偏角；控制副后刀面的副后角、副偏角。 3注意事項 (1)當(dāng)切削刃呈曲線或刀面呈曲面時，通過取選定點的切線或切平面來代替切削刃和刀面的方位。 (2)前角、刃傾角可以是正值、負(fù)值或零。 (3)后角不允許為負(fù)值。 前角正、負(fù)值規(guī)定如下：在主剖面中，前刀面與切削平面的夾角小于90°時為正；大

26、于90°為負(fù)；前刀面與基面平行時為0°前角增大，切削力減小。 后角正、負(fù)值規(guī)定如下：在主剖面中，當(dāng)后刀面與基面的夾角為銳角時，后角為正；當(dāng)后刀面與基面的夾角為鈍角時，后角為負(fù)；當(dāng)后刀面與切削平面平行時，后角為0°后角增大，后刀面與工件之間的摩擦減小。實際使用中，后角不能小于O°刃傾角正、負(fù)值規(guī)定如下：當(dāng)切削刃與基面重合時，刃傾角為O°，當(dāng)?shù)都鉃榍邢魅械淖罡唿c時，刃傾角為正；當(dāng)?shù)都鉃榍邢魅械淖畹忘c時，刃傾角為負(fù)。課時序號4授課時間 年 月 日（周 ）（上午、下午、晚上）審批簽名教學(xué)目的學(xué)習(xí)常用車刀的繪制及刃磨教學(xué)要求學(xué)會90°外圓車刀的

27、繪制教學(xué)重點常用車刀的繪制教學(xué)難點及處理對90°外圓車刀的繪制教學(xué)準(zhǔn)備相關(guān)的教具教學(xué)方法講授法、練習(xí)法作業(yè)布置習(xí)題冊P4、P5填空題、選擇題、判斷題、簡述題、作圖題課后小節(jié)需要多動手練習(xí)車刀的繪制教學(xué)內(nèi)容及過程設(shè)計課題四 常用車刀的繪制及刃磨一、課題分析 一般來說，操作者在進(jìn)行零件的車削加工之前，必須按照加工工藝要求或給定的車刀進(jìn)行車刀的刃磨，90。外圓車刀、內(nèi)孔車刀和切斷刀是實際生產(chǎn)中最為常用的車削刀具。學(xué)會刀具的正確繪制是識讀車刀圖并進(jìn)行刀具刃磨的第一步，正確繪制車刀圖的關(guān)鍵在于：第一，對于刀具結(jié)構(gòu)組成的分析和刀具幾何角度的確定，其中包括刀面的個數(shù)，前刀面、后刀面和副后刀面的位置

28、，刀具幾何角度的數(shù)量和名稱等；第二，應(yīng)用上一課題的知識繪制相關(guān)視圖，標(biāo)注相應(yīng)幾何角度。 二、相關(guān)知識 (一)90。外圓車刀的繪制 1結(jié)構(gòu)分析 該車刀主偏角為90。，用于縱向進(jìn)給車削外圓，尤其適于剛性較差的細(xì)長軸類零件的車削加工。該車刀共有3個刀面，即前刀面、后刀面、副后刀面；所需標(biāo)注獨立角度為6個，即前刀面控制角為前角、刃傾角，后刀面控制角為后角、主偏角，副后刀面控制角為副后角、副偏角。 2繪制方法 繪制方法與普通外圓車刀類似。 (1)畫出刀具在基面中的投影，取主偏角為90，并標(biāo)注進(jìn)給運動方向，以明確表明后刀面與副后刀面，主切削刃與副切削刃的位置。 (2)畫出切削平面(向視圖)中的投影，注意放

29、置位置。 (3)畫出主剖面、副剖面。(4)標(biāo)注相應(yīng)角度數(shù)值(此處用符號表示)，(二)切斷刀的繪制 1結(jié)構(gòu)分析 切斷刀采用橫向進(jìn)給方式對工件進(jìn)行切削加工，主要用于工件的切槽或切斷。切斷刀共有4個刀面：一個前刀面、一個主后刀面、兩個副后刀面，切斷刀有左右兩個刀尖，一條主切削刃，兩條副切削刃。切斷刀可以看做是兩把端面車刀的組合，進(jìn)刀時同時切削左右兩個端面。由于它有4個刀面，故所需標(biāo)注的獨立角度有8個：控制前刀面的前角、刃傾角，控制主后刀面的主偏角、后角，控制左、右副后刀面的2個副偏角和2個副后角。 2繪制方法 繪制方法與外圓車刀類似，如圖112所示。需要指出的是，切斷刀有兩個副后刀面，需要畫出兩個副

30、剖面。 【知識鏈接】一般切斷刀的主切削刃較窄，刀頭較長，所以強(qiáng)度較差。生產(chǎn)中普遍使用的是高速鋼切斷刀，其主要參數(shù)選擇如下： 前角：切斷中碳鋼時，取20°30°；切斷鑄鐵時，取0°lO°。 后角：切斷脆性材料時，取小些；切斷塑性材料時，取大些。一般取4°8°。 副后角：切斷刀有兩個對稱的起減少摩擦作用的副后角，一般取l°2°。 主偏角：由于切斷刀采用橫向走刀，因此一般采用90°的主偏角，但在進(jìn)行切斷加工時，會在工件端面上留下一個小凸臺，解決的方法是把主切削刃磨得略微斜些。 副偏角：為了不過多削弱刀頭強(qiáng)度，一

31、般取1°15°。高速切削時，則采用硬質(zhì)合金切斷刀，其要求與高速鋼切斷刀相同。為了增強(qiáng)切斷刀的強(qiáng)度，可在主切削刃兩側(cè)磨出過渡刃，并在主切削刃上磨出負(fù)倒棱，還可以把刀頭下部做成凸肚形。 切斷大直徑工件時，為減少振動，可采用反切刀進(jìn)行切削，使工件反轉(zhuǎn)。 (三)內(nèi)孔車刀的繪制 由于內(nèi)孔車刀的結(jié)構(gòu)組成類似于外圓車刀，所以不再贅述，下面將通過一個實例加以說明。 例13試根據(jù)以下參數(shù)繪制內(nèi)孑L車刀刀頭。參數(shù)如下：前角15°、后角8°、主偏角75°、副偏角10°、副后角8°、刃傾角一5°。 【知識鏈接】內(nèi)孔有通孔、臺階孔、盲孔等幾

32、種不同的形式。車削通孔可用通孔車刀，車削臺階孔或不通孔則需用不通孔車刀，它們的主要區(qū)別在于主偏角的大小。通孔車刀的主偏角小于90°；臺階孔或不通孔車刀的主偏角則大于90°，且刃傾角應(yīng)為負(fù)值以確保加工時切屑向刀柄方向排出，保證切削加工的順利進(jìn)行。 教學(xué)內(nèi)容及過程設(shè)計 (四)車刀的刃磨 1刃磨步驟 刃磨車刀時，首先必須正確地選擇砂輪，然后按照以下步驟進(jìn)行： (1)先磨后刀面，把主偏角、后角磨好。 (2)再磨副后刀面，把副偏角、副后角磨好。 (3)最后磨前刀面，把前角、刃傾角磨好，必要時可磨出斷屑槽。 【知識鏈接】磨刀時常用兩種磨料的磨刀砂輪：一種是用來磨削高速鋼刀具的白色氧化鋁

33、砂輪，另一種是用來磨削硬質(zhì)合金刀具的綠色碳化硅砂輪。對于硬質(zhì)合金車刀，應(yīng)先在氧化鋁砂輪上磨出刀桿上的后刀面和副后刀面，再在碳化硅砂輪上刃磨硬質(zhì)合金刀片部分。3個刀面磨好后，可適當(dāng)磨出刀尖圓弧，若能再用油石加些機(jī)油研磨刀刃附近的前、后刀面至光滑，則不但能使刀刃鋒利，而且可以延長刀具的使用時間。需要指出的是，車刀的刃磨通常在砂輪機(jī)上手工操作，磨刀只憑目測控制角度。對于精密刀具，只有在磨刀機(jī)上通過專用夾具定位才能刃磨。 2注意事項 (1)磨高速鋼刀具時，需要經(jīng)常用水冷卻刀具，以免刀頭因溫度過高降低硬度；磨硬質(zhì)合金刀具時，不要用水冷卻，否則會因急冷使刀片產(chǎn)生裂紋。 (2)刃磨時，應(yīng)將車刀左右移動(不能

34、抖動)，以免因固定在砂輪一處刃磨使砂輪表面形成凹槽，影響其他刀具刃磨。 (3)盡量避免用砂輪的側(cè)面來刃磨刀具。圖1-12 切斷到的繪制課時序號5授課時間 年 月 日（周 ）（上午、下午、晚上）審批簽名教學(xué)目的學(xué)習(xí)車刀的工作角度教學(xué)要求明確1、工作參考系和工作角度2、工作角度的影響因素教學(xué)重點掌握車刀的工作角度教學(xué)難點及處理工作參考系的理解工作，角度的影響因素教學(xué)準(zhǔn)備相關(guān)教具教學(xué)方法講授法作業(yè)布置習(xí)題冊P5、P6填空題、選擇題、判斷題、簡述題課后小節(jié)對工作參考系問題難理解教學(xué)內(nèi)容及過程設(shè)計課題五 車刀的工作角度一、課題分析 標(biāo)注角度是刀具設(shè)計和刃磨時需確定和保證的角度。但車削加工時，由于車刀的安

35、裝誤差和走刀運動等的影響，使得滿足兩個假定條件的理想情況不復(fù)存在，此時刀具在工作時的實際角度(工作角度)將發(fā)生變化。例如，刀具在高度上的安裝誤差，將引起刀具的實際前角和后角發(fā)生變化，這種變化必將引起切削條件的改變，嚴(yán)重時會影響加工表面的質(zhì)量，甚至?xí)绊懠庸さ恼＿M(jìn)行(如切斷刀裝高而導(dǎo)致崩刃)。所以，我們必須學(xué)會分析刀具工作角度的影響因素，計算現(xiàn)實加工條件下的刀具工作角度；并學(xué)會在實際加工中采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行補償。二、相關(guān)知識 (一)工作參考系和工作角度 用于定義刀具角度的參考系有兩大類：一類稱為標(biāo)注參考系(靜態(tài)參考系)；另一類稱為工作參考系(動態(tài)參考系)。標(biāo)注參考系是理想情況下(兩個假定條件下

36、)的工作參考系。 刀具在工作時的實際角度稱為刀具的工作角度。它是用工作參考系定義的刀具角度，而工作參考系是建立在刀具與工件相對位置、相對運動基礎(chǔ)上的參考系。 【知識鏈接】在工作參考系中，假定參考平面的定義類似于標(biāo)注參考系，只不過工作基面、工作切削平面等的方位發(fā)生了變化，進(jìn)而造成工作角度與標(biāo)注角度的不同。刀具工作角度的定義與標(biāo)注角度類似，它是刀面、刀刃與工作參考系平面的夾角。刀具工作角度的符號是在標(biāo)注角度的基礎(chǔ)上加一個下標(biāo)字母e。 (二)工作角度的影響因素 1刀具安裝誤差的影響及計算 在實際加工中，由于安裝誤差的存在，即假定安裝條件不滿足，必將引起刀具角度的變化。其中，刀尖在高度方向的安裝誤差將

37、主要引起前角、后角的變化；刀桿中心在水平面內(nèi)的偏斜將主要引起主偏角、副偏角的變化。 (1)刀尖與工件中心線不等高時 當(dāng)?shù)都馀c工件中心線等高時，切削平面與車刀底面垂直，基面與車刀底面平行。否則，將引起基面方位的變化，即工作基面(P。)不平行于車刀底面。 如圖115所示，在車削外表面時當(dāng)?shù)都飧哂诠ぜ行臅r，工作前角增大，工作后角減小；當(dāng)?shù)都獾陀诠ぜ行臅r，工作前角減小，工作后角增大。在刀尖裝高于工件中心并出現(xiàn)上述情況時，實際工作后角可能會變成負(fù)值。負(fù)后角車刀是不能切削的，這也是切斷工件時切斷刀裝高而崩刃的主要原因。當(dāng)然，如果刀尖低于工件中心，則將會產(chǎn)生振動，或者產(chǎn)生“扎刀”現(xiàn)象。 在實際生產(chǎn)中，也

38、有應(yīng)用這一影響(車刀裝高或裝低)來改變車刀實際角度的情況，例如，車削細(xì)長軸類工件時，車刀刀尖應(yīng)略高于工件中心0.20.3 mm，這時刀具的工作后角稍有減小，并且當(dāng)后刀面上有輕微磨損時，有一小段后角等于零的磨損面與工件接觸，這樣能防止振動。 (2)車刀中心線與走刀方向不垂直時 刀具裝偏，即刀具中心不垂直于工件中心，將造成主偏角和副偏角的變化。車刀中心向右偏斜，工作主偏角增大，工作副偏角減小，如圖116所示；車刀中心向左偏斜，工作主偏角減小，工作副偏角增大。 車刀刀桿的裝偏，改變了主偏角和副偏角的大小。對一般車削來說，少許裝偏影響不是很大。但對切斷加工來說，因切斷刀安裝不正，切斷過程中就會產(chǎn)生軸向

39、分力，使刀頭偏向一側(cè)，輕者會使切斷面出現(xiàn)凹或凸形，重者會使切斷刀折斷，必須引起充分的重視。 2走刀運動的影響及計算 由于走刀運動時車刀刀刃所形成的加工表面為阿基米得螺旋面，而切削刃上的選定點相對于工件的運動軌跡為阿基米得螺旋線，使切削平面和基面發(fā)生了傾斜，造成工作前角增大、工作后角減小，如圖l一17所示，其角度變化值稱為合成切削速度角，用符號刀表示。課時序號6授課時間 年 月 日（周 ）（上午、下午、晚上）審批簽名教學(xué)目的學(xué)習(xí)金屬切削加工中，切削中的變形教學(xué)要求明確切削中的變形教學(xué)重點掌握切削過程中的變形教學(xué)難點及處理1.切削過程的本質(zhì)2.切削過程中的變形教學(xué)準(zhǔn)備相關(guān)教具教學(xué)方法講授法作業(yè)布置

40、習(xí)題冊P7、填空題、選擇題、判斷題、簡述題課后小節(jié)沒有見過實物，切削過程中的變形理解有點難懂教學(xué)內(nèi)容及過程設(shè)計模塊二 金屬切削加工中的主要現(xiàn)象及規(guī)律課題一 切削中的變形一、課題分析 金屬切削過程是在刀具的作用下進(jìn)行的，因為刀具的作用，在刀具切削刃的附近必然存在變形和不同的變形區(qū)域。由于被切削材料的性能及切削刀具幾何參數(shù)的不同，造成了切削變形的巨大差異，并且在切削加工中出現(xiàn)了多種物理現(xiàn)象，例如，形成各種切屑、產(chǎn)生積屑瘤和刀具磨損等。這些現(xiàn)象的出現(xiàn)對切削加工必然產(chǎn)生相應(yīng)的影響，例如，降低表面質(zhì)量，加劇刀具磨損等。為了滿足加工要求，必須對加工中的變形進(jìn)行嚴(yán)格的控制，這就要求我們掌握切削加工的本質(zhì)和現(xiàn)

41、象，熟悉加工中的變形規(guī)律。二、相關(guān)知識 (一)切削過程的本質(zhì) 切削過程就本質(zhì)而言就是：切削層在刀刃的切割和刀面的推擠作用下產(chǎn)生變形，最終形成切屑并與工件分離的過程。 金屬切削過程如同金屬材料的壓縮或拉伸過程，切削層材料由于刀面和刀刃的作用，產(chǎn)生了相應(yīng)的變形，最終以切屑的形式從工件毛坯上分離出來。 對于塑性工件材料來說，變形包括彈性變形和塑性變形。對于脆性工件材料來說，由于材料塑性很差，切削過程中幾乎不產(chǎn)生塑性變形。 【知識鏈接】由工程力學(xué)和金屬材料學(xué)知識我們知道，塑性金屬材料在受壓縮或拉伸時，隨著外力增加，金屬將相繼產(chǎn)生彈性變形、塑性變形，并使金屬晶格產(chǎn)生滑移，最終斷裂。 不難理解，在切削加工

42、過程中，刀刃的作用造成了刀刃與被切金屬接觸處很大的局部應(yīng)力，因而使得被切削金屬沿刀刃分離；刀面的作用是推擠被切削材料。我們把刀刃的作用稱為切割，把刀面的作用稱為推擠。金屬切削過程就是刀刃切割和刀面推擠作用的統(tǒng)一。加工中要設(shè)法盡量加大刀具的切割作用，減小推擠作用。 其實，“切”與“割”是兩個不同的概念，工件相對于刀刃方向有速度分量時稱“割”；無速度分量時為“切”。說具體點，刀具在刃傾角為零時，刀刃只有切的作用，由于此時主切削刃與切削速度方向垂直，故稱直角切削；當(dāng)刃傾角不為零時，刀刃既有切的作用，又有割的作用，由于此時主切削刃與切削速度方向不垂直，故稱斜角切削，如圖22所示。 斜角切削時，切屑流出

43、方向受刃傾角的影響發(fā)生了變化，使實際前角增大，從而改善了切削條件。把切屑流出方向在前刀面上與刀刃的法剖面之間的夾角稱為流屑角，實驗證明，流屑角近似等于刃傾角。 刃傾角的存在有利于刀具的鋒利，有利于切削加工，所以斜角切削是應(yīng)用比較普遍的一種切削方式。(二)切削過程中的變形伴隨著切削加工的進(jìn)行，發(fā)生了一系列的物理現(xiàn)象，例如，形成切屑，產(chǎn)生積屑瘤，加工硬化，切削力、切削熱、切削溫度，造成刀具磨損等。這些物理現(xiàn)象的產(chǎn)生源于加工過程中的變形，研究這些現(xiàn)象及其變化規(guī)律，對于正確刃磨(設(shè)計)和合理使用刀具、充分發(fā)揮刀具的切削性能、保證加工質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)率有著十分重要的意義。為了便于進(jìn)一步分析和

44、認(rèn)識切削層變形的規(guī)律，通常把刀刃作用部位劃分為3個變形區(qū)，如圖23所示。3個變形區(qū)匯交于刀刃附近，被切削金屬材料在此分離，部分變成切屑，部分留在已加工表面。教學(xué)內(nèi)容及過程設(shè)計1.3個變形區(qū) (1)靠近切削刃處，切削層內(nèi)產(chǎn)生塑性變形的區(qū)域，稱為第一變形區(qū)，如圖23所示。它與刀具作用力約呈45。角。 【知識鏈接】實驗證明，第一變形區(qū)的厚度隨著切削速度增大而變薄。一般情況下，其厚度僅為00202 mm，故可用一個平面來表示。 (2)與前刀面接觸的切屑底層內(nèi)產(chǎn)生變形的一薄層金屬區(qū)域，稱為第二變形區(qū)， (3)靠近切削刃處，已加工面表層內(nèi)產(chǎn)生變形的一薄層金屬區(qū)域，稱為第三變形區(qū)， 23個變形區(qū)的變形規(guī)律

45、(1)第一變形區(qū)的變形規(guī)律 在該區(qū)域內(nèi)，塑性材料在刀具作用下產(chǎn)生剪切滑移變形(塑性變形)，使切削層轉(zhuǎn)變?yōu)榍行?。由于加工材料性質(zhì)和加工條件的不同，滑移變形程度有很大的差異，這將產(chǎn)生不同種類的切屑。 【知識鏈接】在第一變形區(qū)，切削層的變形最大，它對切削力和切削熱的影響也最大。 (2)第二變形區(qū)的變形規(guī)律 切屑形成后，在前刀面的推擠和摩擦力作用下，必將發(fā)生進(jìn)一步的變形，這就是第二變形區(qū)的變形。這種變形主要集中在和前刀面摩擦的切屑底層，它是切屑與前刀面的摩擦區(qū)。它對切削力、切削熱和積屑瘤的形成與消失，對刀具的磨損有著直接的影響?！局R鏈接】經(jīng)過第一變形區(qū)剪切變形產(chǎn)生的切屑，在沿前刀面流出的過程中，勢必

46、要受到前刀面的推擠及因推擠而產(chǎn)生的摩擦力的作用，使薄薄的一層金屬流動緩慢，晶粒拉長，沿著前刀面方向纖維化，切屑底邊長度增加，切屑向外側(cè)卷曲。不難理解，離前刀面越遠(yuǎn)，這部分變形影響越小。 (3)第三變形區(qū)的變形規(guī)律 在第三變形區(qū)內(nèi)，由于受到刀刃鈍圓半徑、刀具后刀面對加工表面以及副后刀面對已加工表面的推擠和摩擦作用，這兩個表面均產(chǎn)生了變形?！局R鏈接】第三變形區(qū)主要影響刀具后刀面和副后刀面的磨損，造成已加工表面的纖維化、加工硬化和殘余應(yīng)力，從而影響工件已加工表面的質(zhì)量。課時序號7授課時間 年 月 日（周 ）（上午、下午、晚上）審批簽名教學(xué)目的學(xué)習(xí)切削的種類及斷屑教學(xué)要求明確切削的種類及形狀教學(xué)重點

47、1、切削的種類及形狀2、斷削的方法教學(xué)難點及處理掌握斷削的方法教學(xué)準(zhǔn)備相關(guān)教具教學(xué)方法講授法作業(yè)布置習(xí)題冊P8、填空題、選擇題、判斷題、簡述題課后小節(jié)基本能掌握切削的種類及斷屑相關(guān)知識內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容及過程設(shè)計課題二 切削的種類及斷屑一、課題分析 通過前面的學(xué)習(xí)已經(jīng)知道，切削過程中的金屬切削層材料，在經(jīng)過第一變形區(qū)的塑性變形后轉(zhuǎn)變成切屑，從前刀面上流出。當(dāng)加工時產(chǎn)生連綿不斷的帶狀切屑時，不僅容易劃傷工件加工表面和損壞刀刃，嚴(yán)重時還會威脅到操作者的安全。所以，采取必要的工藝措施，控制屑型和斷屑一直是機(jī)加工中極為重要的工藝問題。由于切屑是切削層變形的產(chǎn)物，所以，改變切削加工條件是改變切屑種類、實現(xiàn)斷屑

48、的有效途徑，而影響切削加工條件的因素主要包括工件材料、刀具幾何角度及切削用量等。 通過本課題的學(xué)習(xí)，一是要掌握決定切屑種類及形狀的因素；二是要掌握在實際加工中行之有效的斷屑措施，并加以靈活使用。二、相關(guān)知識 (一)切屑的種類及形狀 由于塑性變形程度的不同，可能會產(chǎn)生不同種類的切屑，如圖2-5所示。總的來說，有兩個因素決定著切屑的種類：工件材料和切削條件。加工塑性材料時，主要形成帶狀切屑、節(jié)狀切屑或粒狀切屑，加工脆性材料時，一般形成崩碎狀切屑。 帶狀切屑是一種連綿不斷的、底面光滑、背面呈毛茸狀的切屑，如圖2 5a所示。當(dāng)采用較大前角的刀具，以較高的切削速度加工塑性金屬材料時，容易產(chǎn)生這種切屑，課

49、題引人中的實例就屬于這種情況。 【知識鏈接】帶狀切屑與切削層差異相對較小，是切削層不充分變形的產(chǎn)物。產(chǎn)生帶狀切屑時，切削過程平穩(wěn)，工件表面粗糙度較小，但切屑不易折斷，往往引起纏繞，拉毛工件，甚至影響操作，所以不能忽視它的斷屑問題。 節(jié)狀切屑是一種底面光滑，背面有明顯裂紋，且裂紋較深的切屑，如圖25b所示。當(dāng)采用減小前角的刀具，以較低的切削速度加工塑性金屬材料時，容易產(chǎn)生這種切屑。 粒狀切屑是一種均勻的顆粒狀切屑，如圖25c所示。當(dāng)采用小前角刀具，以很低的切削速度加工塑性金屬材料時，容易產(chǎn)生這種切屑。 崩碎狀切屑是一種不規(guī)則的細(xì)粒狀切屑，如圖25d所示。它是切削脆性材料(鑄鐵、黃銅等)時，切削層

50、在彈性變形后，幾乎不經(jīng)塑性變形階段，突然崩裂而形成的切屑。 【知識鏈接】節(jié)狀切屑與切削層差異很大，是切削層較充分變形的產(chǎn)物，已達(dá)到了剪裂程度，產(chǎn)生節(jié)狀切屑時，切削工作不平穩(wěn)，工件表面粗糙度較大；粒狀切屑與切削層差異極大，是切削層充分變形的產(chǎn)物，達(dá)到了材料產(chǎn)生剪切破壞，使切屑沿厚度斷裂的程度，產(chǎn)生粒狀切屑時，切削工作不平穩(wěn)，工件表面粗糙度較大；形成崩碎狀切屑時，切削工作不平穩(wěn)，刀刃上受到較大的)中擊力作用，已加工表面粗糙不平。由上可知，切屑的種類隨工件材料、切削條件的不同而不同。因此，在加工過程中可以通過觀察切屑形態(tài)來判斷切削條件是否合適，也可以通過轉(zhuǎn)化切削條件改變切屑形態(tài)，使之向著有利于生產(chǎn)的

51、方向轉(zhuǎn)化。 在生產(chǎn)中加工塑性金屬材料得到的切屑形狀是多種多樣的，較為理想的屑型是長度100 mm以下的螺旋狀切屑和定向落下的“C”形或“6”字形切屑，它們不會纏繞到工件或刀具上，不產(chǎn)生飛濺，切削力較穩(wěn)定，切屑便于清理。 【知識鏈接】塑性金屬材料切削層變成切屑后，沿前刀面流出時發(fā)生卷曲。切屑若與工件待加工表面相碰，則折斷后形成“C”形切屑；切屑若與切削表面相碰則形成圓卷形切屑；切屑若與車刀后刀面相碰則形成“C”形或“6”字形切屑；切屑若未與刀具或工件相碰，可能形成長的帶狀切屑或形成螺旋狀切屑。長的帶狀切屑易纏繞在工件或刀具上，應(yīng)盡量避免。教學(xué)內(nèi)容及過程設(shè)計(二)斷屑方法 切屑斷與不斷的根本原因在

52、于切屑形成過程中的變形和應(yīng)力，當(dāng)切屑處于不穩(wěn)定的變形狀態(tài)或切屑應(yīng)力達(dá)到其強(qiáng)度極限時，就會斷屑，通常切屑是卷曲后折斷的。 課題引入實例中帶狀切屑不易折斷的原因就在于其彎曲變形不足、應(yīng)力過小。 工件材料、刀具角度和切削用量等都是影響斷屑的因素。合理選擇刀具幾何角度、切削用量、磨斷屑槽則是常用的斷屑方法。 針對課題引入中的實例，可以有多種措施解決斷屑問題，其中最簡單易行的措施就是增加進(jìn)給量，本例中，當(dāng)將進(jìn)給量提高到04 mmr時，就實現(xiàn)了斷屑。 1減小前角、增大主偏角 前角和主偏角是對斷屑影響較大的刀具幾何角度。增大前角，切屑變形小，不易斷屑；減小前角，加劇切屑變形，易于斷屑。由于將前角磨小，會增大

53、切削力，限制了切削用量的提高，嚴(yán)重時會損壞刀具，甚至“悶車”，一般不單純采用減小前角來斷屑。 增大主偏角，可增大切削厚度，易于斷屑。例如，同樣條件下90。刀就比45。刀容易斷屑。另外，增大主偏角，有利于減小加工中的振動。所以，增大主偏角是一種行之有效的斷屑方法。 2減小切削速度、增大進(jìn)給量 改變切削用量是斷屑的另一措施。增大切削速度，切屑底層金屬變軟且切屑變形不充分，不利于斷屑；減小切削速度，反而容易斷屑。因此，在車削時，可通過降低主軸轉(zhuǎn)速，減小切削速度來斷屑。 增大進(jìn)給量，可增大切屑厚度，易于斷屑。這是加工中經(jīng)常采用的一種斷屑手段，不過應(yīng)當(dāng)注意，隨著進(jìn)給量的增大，工件表面粗糙度值將會明顯增大

54、。 車削工件時，往往有這樣的情況，有時吃刀深了不斷屑，吃刀稍淺一點就能斷屑。這是因為當(dāng)背吃刀量增加時，切削寬度隨之增大，薄而寬的切屑變形和應(yīng)力小，不易折斷。當(dāng)背吃刀量淺時，切屑變得短而厚，變形和應(yīng)力大，容易折斷。但是如果背吃刀量過小，切屑的截面積減小，應(yīng)力小，也不容易斷屑。 不難發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)調(diào)整切削用量或改變刀具幾何角度確實能解決斷屑問題，但這樣做有時會影響到切削用量和刀具角度的合理性，從而造成加工效率和刀具壽命的明顯降低。當(dāng)前，普遍采用在刀具上磨制斷屑槽的方法強(qiáng)制斷屑。 3開設(shè)斷屑槽 斷屑槽是指在刀具前刀面上做出的槽，有折線形、直線圓弧形、全圓弧形3種槽型，如 切削碳素鋼、合金鋼、工具鋼工件時，可選用折線形、直線圓弧形斷屑槽；切削高塑性材料工件時，例如純銅、不銹鋼工件等，可選用全圓弧形斷屑槽。 斷屑槽的寬度L隊反屑角溉、斜角r是影響斷屑的主要參數(shù)。不難理解，寬度L疏減小，反屑角增大，均易于斷屑。但應(yīng)注意，如果寬度L過小，反屑角過大，容易堵屑。 斷屑槽斜角r是斷屑槽側(cè)邊與主切削刃之間的夾角，一般在5。15。范圍內(nèi)選取。斷屑槽斜角有外斜式、平行式、內(nèi)斜式三種形式，