金屬切削原理與刀具教案

1、課程金屬 切削 原理 與力 具刀具材料的選用審批簽字授課時數(shù)2授課方法理論教具多媒體授課時間授課班級15SK2教學目的1 .能夠根據(jù)加工實際選用刀具材料2 .結(jié)合實訓分組討論常用刀具特點3 .培亦嚴謹?shù)膶W習態(tài)度教學重點與 難點1 .重點：刀具材料特性2 .難點：硬質(zhì)合金匕局速鋼復習提問教學內(nèi)容、方法和過程安全要求：1 .點名考勤，穩(wěn)定學生情緒，準備上課。2 .課堂教學中，嚴禁嬉笑打鬧睡覺玩手機，認真聽講，不違反課堂 紀律，分組討論聽從安排，有事及時向老師報告，并配合老師妥 善處置。一、導入新課實訓的過程中，同學們會選用不同的刀具來加工不同的材料，那么大家有沒有考慮過，為什么要選用不的材料呢？我

2、們常用的硬質(zhì)合金與 高速鋼又有哪些特性？這節(jié)課我們就來學習這些問題。二、新課內(nèi)容一、刀具材料應具有的性能金屬切削過程中，刀具切削部分在高溫下承受著很大切削力與劇 烈摩擦。早斷線切削工作時，還伴隨著沖擊與振作，引起切削溫度的 波動。因此，刀具材料應具有的切削性能是高硬度和高耐磨性， 足夠 的強度與韌性，高的耐熱性。一般刀具材料在室溫下都應具有有 60HRC以上的硬度。材料硬 度越高耐磨性越好，但抗沖擊韌度相對就降低。所以要求刀具材料在 保持有足夠的強度匕韌性條件卜盡可能后高的硬度匕耐磨性。高耐 熱性是指在高溫卜仍能維持刀具切削性能的一種特性，通常用高溫硬度值來衡量，也可用刀具切削時允許的耐熱溫度

3、值來衡量。它是影響刀具材料切削性能的重要指標。耐熱性越好的材料允許的切削速度越 高。刀具材料還需有較好的工藝性與經(jīng)濟性。工具鋼應有較好的熱處 理工藝性：淬火變形小，淬透層深、脫碳層淺。高硬度材料需有可磨 削加工性。需焊接的材料，宜有較好的導熱性與焊接工藝性。止匕外， 在滿足以上性能要求時，宜盡可能滿足資源豐富、價格低廉的要求。選擇刀具材料時，很難找到各方面的性能都是最佳的，因為材料 性能之間有的是相互制約的。只能根據(jù)工藝需要保證主要需求的性 能。如粗加工鍛件毛坯，需保持有較高的強度與韌性，而加工硬材料 需有較高的硬度等。二、刀具材料類型當前使用的刀具材料分四大類：工具鋼(包括碳素工具鋼、合金

4、工具鋼、高速鋼)，硬質(zhì)合金，陶瓷，超硬刀具材料。一般機加工使 用最多的是高速鋼與硬質(zhì)合金。工具鋼耐熱性差，但抗彎強度高，價格便宜，焊接與刃磨性能好， 故廣泛用于中、低速切削的成形刀具，不宜告訴切削。硬質(zhì)合金耐熱 性好，切削率高，但刀片強度、韌性不及工具鋼，焊接刃磨工藝性也 比工具鋼差，故多用于制作車刀、銃刀及各種高效切削刀具。各類刀具材料的主要性能如下：(一).高速鋼是含有 W、Mo、Cr、V等合金元素較多的合金工具 鋼。1、通用型高速鋼這類高速鋼應用最為廣泛，約占高速鋼總量的75%。碳的質(zhì)量分數(shù)為0.7%0.9%。按鴇，鋁質(zhì)量分數(shù)的不同，分為鴇系、鴇鑰系。 主要牌號有以下三種：(1) . W

5、18Cr4V(18-4-1)鴇系高速鋼18-4-1高速鋼具有較好的綜合性能。(2) .W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2)鴇鋁系高速鋼6-5-4-2高速鋼是國內(nèi)外普遍應用的牌號。(3) .W9Mo3Cr4V(9-3-4-1)鴇鋁系高速鋼9-3-4-1高速鋼是根據(jù)我國資源研制的牌號。其抗彎強度與韌性 均比6-5-4-2好。高溫熱塑性好，而且淬火過熱、脫碳敏感性小，有 良好的切削性能。2、高性能高速鋼高性能高速鋼是指在通用型高速鋼中增加碳、鈾，添加鉆或鋁等 合金元素的新鋼種。3、粉末冶金高速粉末冶金高速鋼是通過高壓惰性氣體或高壓水霧化高速鋼水而 得到的細小的高速鋼粉末，然后壓制或熱壓成形，再經(jīng)燒

6、結(jié)而成的高速鋼。4、速鋼刀具的表面涂層高速鋼刀具的表面涂層是采用物理氣相沉積（PVD）方法，在刀具表面涂覆TiN等硬膜，以提高刀具性能的新工藝。（二）硬質(zhì)合金1、硬質(zhì)合金的組成與性能.硬質(zhì)合金是由硬度和熔點很高的碳化物（稱硬質(zhì)相）和金屬（稱 粘結(jié)相）通過粉末治金工藝制成的。硬質(zhì)合金刀具中常用的碳化物有 WC、TiC、TaC NbC 等。2、普通硬質(zhì)合金分類、牌號與使用性能硬質(zhì)合金按其化學成分與使用性能分為四類： 鴇鉆類（WC+Co）、 鴇鈦鉆類（WC+TiC+Co ）、添加稀有金屬碳化物類（WC+TiC+TaC（NbC）+Co）及碳化鈦基類（TiC+WC+Ni+Mo ）。（1） . YG類合金

7、（GB207587標準中K類）YG類合金抗彎強度與韌性比YT類高，可減少切削的時的崩刃， 但耐熱性比TY類差，因此主要用于加工鑄鐵、有色金屬與非金屬材 料。（2） .YT類合金（GB2075 87標準中P類）YT類合金有較高的硬度，特別是有較高的耐熱性、較好的抗粘 結(jié)、抗氧化能力。它主要用于加工以鋼為代表的塑性材料。（3） .YW 類合金（GB207587標準中M類）YW類合金加入了適量稀有難溶金屬碳化物，以提高合金的性能。其中效果顯著的是加入TaC或NbC, 一般，質(zhì)量分數(shù)在4%左右。（4） .YN類合金（GB207587標準中P01類）YN類合金是碳化鈦基類，它以TiC為主要成分，Ni、M

8、o作粘 結(jié)金屬。適合高速精加工合金鋼、淬硬鋼等。（三）其他刀具材料簡介：1、陶瓷刀具的特點陶瓷刀具是以氧化鋁（Al2O3）或以氮化硅（Si3N4）為基體再添 加少量金屬，在高溫下燒結(jié)而成的一種刀具材料。主要特點是：1）有高硬度與耐磨性，常溫硬度達9195HRA,超過硬質(zhì)合金。2）有高的耐熱性，1200c下硬度為80HRA,強度、韌性降低較 少。3）有高的化學穩(wěn)定性。4）有較低的摩擦系數(shù)。5）強大與韌性低。6）熱導率低。2、超硬刀具材料金剛石與立方氮化硼。1）、金剛石金剛石是碳的同素異形體，是目前最硬的物質(zhì)，顯微硬度達 10000HV。2）、立方氮化硼（CBN）立方氮化硼是由六方氮化硼（白石墨）

9、在高溫高壓卜轉(zhuǎn)化而成的。是70年代發(fā)展起來的新型刀具材料。三、課堂小結(jié)點出重點，分析難點四、作業(yè)布置1、復習本次課的內(nèi)容2、習題冊教學反思本節(jié)課知識內(nèi)容比較簡單，同學們有了f的車工基礎(chǔ)，同時對 刀具的使用也有了一些體會和經(jīng)驗，對常用的刀具材料比較熟悉，知 識的講角主要借助回顧和復習來進行。課程金屬 切削 原理 與力 具切削運動和切削用量審批簽字授課時數(shù)2授課方法理論教具多媒體授課時間授課班級15SK2教學目的1 .切削用量的計算和一般選用2 .結(jié)合實訓分組討論切削用量與加工的關(guān)系3 .培亦嚴謹?shù)膶W習態(tài)度教學重點與 難點1 .重點：切削用量的搭配2 .難點：計算復習提問常見刀具材料教學內(nèi)容、方法

10、和過程安全要求：1 .點名考勤，穩(wěn)定學生情緒，準備上課。2 .課堂教學中，嚴禁嬉笑打鬧睡覺玩手機，認真聽講，不違反課 堂紀律，分組討論聽從安排，有事及時向老師報告，并配合老師 妥善處置。一、導入新課大家在實訓的過程中都有這樣的體會，不同的進給，不問的吃刀深度， 不同的車床轉(zhuǎn)速，切削加工的效果也會隨著發(fā)生變化， 然而不同的切 削加工效果又伴隨著不同的產(chǎn)品質(zhì)量，我們?nèi)绾蝸碚{(diào)整他們之間的關(guān) 系從而使它們達到一個理想的狀態(tài)呢，這節(jié)我們就來學習這個內(nèi)容。二、新課內(nèi)容一、切削運動與切削層定義切削加工時，按工件與刀具的相對運動所起的作用來分， 切削運 動可分為主運動和進給運動。圖1-1表示了車削運動、切削層

11、及工件 上形成的表面。圖中待加工表面指工件上即將被切除的表面；過渡表面是工件上 由切削刃止在形成的表面；已加工表面指工件上切削后形成的表面。1.主運動進行切削時最主要的、消耗動力最多的運動，它使刀具與工件之 間產(chǎn)生相對運動。車鏈削的主運動是機床主軸的旋轉(zhuǎn)運動。2 .進給運動刀具與工件之間產(chǎn)生的附加相對運動，以保持切削連續(xù)地進行。 圖1-1中Vf是車外圓時縱向進給運動速度，它是連續(xù)的。而橫向進 給運動則是間斷的。3 .切削層切削時刀具切過工件的一個單程所切除的工件材料層。圖1-1中工件旋轉(zhuǎn)一周，刀具從位置I移到切下的I與R之間工件材料層。 ABC琳為切削層公稱橫截面積。二、切削用量金屬切削加工時

12、，工件是機械加工過程中被加工對象的總稱，任何一個工件都經(jīng)過由毛坯加工到成品的過程，在這個過程中，切削運動可分為主運動和進給運動兩種。圖4-3切削速度、進給量和背吃刀量（切削深度）合稱切削用量，又稱 為切削用量三要素。車削外圓時的切削用量如圖4-3所示。（1）切削速度刀具切削刃上選定點相對于工件主運動的速度，單位為m/s。由于切削刃上各點的切削速度可能是不同的，計 算時常用最大切削速度代表刀具的切削速度。外圓車刀車削外圓時的 切削速度計算式為：dwn1000式中dw 工件待加工表面的直徑，（mm）;n 工件的轉(zhuǎn)速，（r/s）。（2）進給量f在上運動每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)或每一行程時，刀具在進給運 動方向上相對

13、于工件的位移量，單位是 mm/r （用于車削、鏈削等） 或mm/行程（用于刨削、磨削等）。進給量表示進給運動的速度。進 給運動速度還可以用進給速度f （單位是mm/s）或每齒進給量fz（用于銃刀、錢刀等多刃力具，單位是 mm/ir）表示。一般，f nf nzfz式中 n主運動的轉(zhuǎn)速，（m/s）;z 刀具齒數(shù)。（3）背吃刀量（切削深度）ap在垂直于主運動方向和進給運動 p方向的工作平聞內(nèi)測量日勺力具切削刃匕，件切削表面的接觸長度。對于外圓車削，背吃刀量為工件上已加工表面和待加工表面間的垂直距 離，單位mm 0即1 ap 萬d dm）式中 dw工件待加工表面的直徑，（mm）dm工件已加工表面的直徑

14、，（mm）三、切削層參數(shù)在切削過程中，刀具的切削力在一次走刀中從工件待加工表面切 下的金屬層，稱為切削層。外圓車削時的切削層，就是工件轉(zhuǎn)圈，主 切削刃所切除的金屬層，如圖4-3中的陰影四邊形所示。切削層參數(shù) 共有二個，它們通常都在垂直十切削速度的平面內(nèi)度量。（1）切削層公稱厚度ac在過渡表面法線方向測量的切削層尺 寸，即相鄰兩過渡表面之間的跑離。ac反映了切削刃單位長度上的切削負荷。由圖4-3得ac f sin kr式中 ac切削層公稱厚度，（mm）；f進給重，（mm/r）；kr車刀主偏角，（° ）（2）切削層公稱寬度aw沿過渡表面測量的切削層尺寸。aw反映了切削刃參加切削的工件長度

15、。由圖 4-3得sin kr式中aw切削層公稱寬度，（mm）。（3）切削層公稱橫截面積Ac切削層公稱厚度與切削層公稱寬 度的乘積。由圖4-3得Aca°af sin krfasin kr式中 Ac 切削層公稱橫截面積，（mm2）。三、課堂小結(jié)點出重點，分析難點四、作業(yè)布置1、復習本次課的內(nèi)容2、習題冊教學反思本節(jié)知識在車工工藝和專業(yè)相關(guān)知識中都有了很大的涉及，教學過程中以實訓為基本，通過同學們對實際操作的回顧和體會， 最大限 度的將知識內(nèi)容還原到實操中，從而更好的對知識進行講解。課程金屬切 削原理 匕力具刀具的組成及其主要角度審批簽字授課時數(shù)2授課方法理論教具多媒體授課時間授課班級15

16、SK21 .學習刀具幾何角度的概念教學目的2 .刀具的圖示方法3 .培養(yǎng)嚴謹?shù)膶W習態(tài)度教學重點與難點1 .重點：三面兩刃一尖2 .難點：角度復習提問切削用量與加工效果之間的關(guān)系教學內(nèi)容、方法和過程安全要求：1 .點名考勤，穩(wěn)定學生情緒，準備上課。2 .課堂教學中，嚴禁嬉笑打鬧睡覺玩手機，認真聽講，不違反課堂紀律, 分組討論聽從安排，有事及時向老師報告，并配合老師妥善處置。一、導入新課切削刀具的組成切削刀具的種類很多，結(jié)構(gòu)也多種多樣。外圓車刀是最基本、最典型的切 削刀具，其切削部分（又稱刀頭）由前面、主后面、副后面、主切削刃、 副切削刃和刀尖所組成（圖4-4）。圖4-4車刀的組成 其定義分別為：

17、（1）（2）面。（3） 表面。前刀面（前面）刀具上與切屑接觸并相互作用的表面主后刀面（主后面）刀具上與工件過渡表面相對并相互作用的表副后刀面（副后面） 刀具上與工件已加工表面相對并相互作用的（4）主切削刃 前刀面與主后刀面的交線。它完成主要的切削工作。（5）副切削刃 前刀面與副后刀面的交線。它配合主切削刃完成切削工作, 并最終形成已加工表面。圖4-5刨刀、鉆頭、銃刀切削部分的形狀（6）刀尖主切削刃和副切削刃連接處的一段刀刃。它可以是小的直線段 或圓弧。其它各類刀具，如刨刀、鉆頭、銃刀等，都可看作是車刀的演變和組合。如圖4-5所示，刨刀切削部分的形狀與車刀相同（圖 4-5a）;鉆頭可看作是 兩把

18、一正一反并在一起同時車削孔壁的車刀，因而有兩個主切削刃，兩個 副切削刃，還增加了一個橫刃（圖 4-5b）;銃刀可看作由多把車刀組合而 成的復合刀具，其每一個刀齒相當于一把車刀（圖 4-5c）。二、新課內(nèi)容（一）.刀具角度參考系刀具角度是確定刀具切削部分幾何形狀的重要參數(shù)。用于定義和規(guī)定 刀具角度的各基準坐標平面稱為參考系。參考系有兩類：刀具靜止參考系它是刀具設(shè)計時標注、刃磨和測量的基準，用此定義的刀具角度稱刀作角度；刀具工作參考系它是確定刀具切削工作時角度的基準，用此定義的刀具角度稱刀具工作角度。刀具設(shè)計時標注、刃磨、測量角度最常用的是正交平面參考系。但在 標注可轉(zhuǎn)位刀具或到刃傾角刀具時，常用

19、法平面參考系。在刀具制造過程 中，如洗削刀槽、刃磨刀面時，常需用假定工作平面、背平面參考系中的 角度，或使用前、后面正交平面參考系中的角度。這四種參考系刀具角度 是ISO3002/1-1997標準所推薦的。本書只講前三種。1 .正交平面參考系正交平面參考系由以下三個平面組成：(1)基面pr過切削刃選定點平行或垂直于刀具上的安裝面(軸線)的 平面，車刀的基面可理解為平行刀具底面的平面。(2)切削平面ps過切削刃選定點與切削刃相切并垂直于基面的平面。(3)正交平面po過切削刃選定點同時垂直于切削平面與基面的平面。在圖6-1中，過主切削刃某一點 x都可建立正交參考系平面。副切 削刃與主切削刃的基面是

20、同一個。2 .法平面參考系法平面參考系由pr、ps、pn三個平面組成。其中：法平面pn過切削刃某選定點并垂直于切削刃的平面。3 .假定工作平面參考系假定工作平面參考系由pr、pf、pp三個平面組成。其中：假定平面pf過切削刃選定點平行于假定進給運動方向并垂直于幾面 的平面。背平面pp過切削刃選定點既垂直假定工作平面又垂直于基面的平 面。(二)、刀具角度定義(圖1-6)描述刀具的幾何形狀除必要的尺寸外都用刀具角度。在各類參考系中 最基本的刀具角度只有4種類型，即前、后、偏、傾四角。4 .正交平面參考系刀具角度(1)前角T正交平面中測量的前面與基面間夾角。(2)后角0正交平面中測量的后面與切削平面

21、間夾角。(3)刃偏角kr基面中測量的主切削平面與假定工作平面間夾角。(4)刃傾角為切削平面中測量的切削刃與基面間夾角。刀具角度標注符號下標的英語小寫字母，與測量該角度用的參考系平 面符號下標一致。例如r就表示pr平面，s就表示ps平面，o表示在po平 面。N表示在pn平面，f表示在pf平面，p表示在pp平面。右上角加一撇 表示副切削刃上的平面或角度。如圖1-7所示，用上述四角就能確定車刀主切削刃及其前、后面的方 位。其中用 功 為兩角確定前面的方位，用 0、kr、兩角度確定后面的方 位，用 kr、為兩角可確定主切削刃的方位。同理，副切削刃及其相關(guān)的前、后面在空間的定向也需要 4個角度， 即副刃

22、前角副刃后角 6 ,副刃偏角kJ,副刃傾角 N。它們的定義 與主切削刃四角類似。由于圖1-7中的車刀主切削刃與副切削刃共處在同一前面上，主切削 刃的前面也是副切削刃的前面。當標注了. 入兩角，前面的方位就確定了，副切削刃前面的定向角 /、左就屬于派生角度，不必再標注。它們可 由.除kr、kr等角度換算得出。tan yo=tan ocos(kr+kr)+tan asin(kr+k)(1-8)tan Xs= tan osin(kr+kr)- tan Scos(kr+kr)(1-9)此外，為了比較切削刃、刀尖的強度，刀具上還定義了兩個角度，它 們也屬派生角度，即：楔角a正交平面中測量的前面與后面間夾

23、角。伊=900(*+(1-10)刀尖角e r基面投影中主、副切削人間的夾角。e r=180o- (kr+kr)(1-11)5 .其它參考系刀具角度在法平面測量的前、后角稱法前角 T和法后角少，如圖1-8所示。在假定工作平面pf和背平面PP參考系中測量的刀具角度有：傾前角九 側(cè)后角a f,背前角加，背后角a p,如圖1-9所示。6 .刀具角度正負的規(guī)定如圖1-10所示，前面與基面平信時前角為零；前面與切削平面間夾角90o時，前角為正；大于90o時，前角為負。后面與基面間夾角小于90o時, 后角為正；大于90o時，后角為負。刃傾角是前面與基面在切削平面中的測量值，因此其正負的判斷方法 與前角類似。

24、切削刃與基面(車刀底平面)平行時，刃傾角為零；刀尖相 對車刀的底平面處于最高點時，刃傾角為正；處于最低點時，刃傾角為負。(3)主偏角kr在基面內(nèi)測量的主切削刃在基面上的投影與進給運動方向的夾角。主偏角一般為正值。(4)副偏角kr在基面內(nèi)測量的副切削刃在基面上的投影與進給運 動反方向的夾角。副偏角一般為正值。(5)刃傾角s在切削平面內(nèi)測量的主切削刃與基面之間的夾角。主切削刃呈水平時，s 0,刀尖為主切削刃上最低點時，s<0；刀尖為主切削刃上最高點時，s>0 (圖 4-7)需要說明的是，圖 4-6、4-7的標注角度是 在刀尖與工件回轉(zhuǎn)軸線等高、刀桿縱向軸線垂直于進給方向，以及不考慮進給

25、運動的影響等條件卜確定的。三、課堂小結(jié)點出重點，分析難點四、作業(yè)布置1、復習本次課的內(nèi)容2、習題冊教學反思本節(jié)知識內(nèi)容較多，難度較大，不谷易理解。對于車力的角度而百， 在學習的過程中需要f的空間幾何知識，但是大多數(shù)同學的幾何知識并 不理想，學習起來比較困難。教學過程中，主要依靠多媒體空間動畫來進 行直觀的演示。課程金屬切 削原理 匕力具車刀的刃磨審批簽字授課時數(shù)2授課方法理論教具多媒體授課時間授課班級15SK2教學目的1 .學習刀具的刃磨2 .分析刀具刃磨中出現(xiàn)的問題3 .培亦嚴謹?shù)膶W習態(tài)度教學重點與難點1 .重點:刃磨力法2 .難點：角度的竽控復習提問刀具的組成有哪幾部分教學內(nèi)容、方法和過程

26、安全要求：1 .點名考勤，穩(wěn)定學生情緒，準備上課。2 .課堂教學中，嚴禁嬉笑打鬧睡覺玩手機，認真聽講，不違反課堂紀律， 分組討論聽從安排，有事及時向老師報告，并配合老師妥善處置。一、導入新課一個優(yōu)秀的廚師，擁有自己鋒利的刀具，才方旨做出藝術(shù)品一樣的美食。那 么做為一個機加工的操作者，要想加工出藝術(shù)品一樣的零件，同樣必須擁 有鋒利的刀具，那么刀具的刃磨又該怎么辦呢？這節(jié)課我們就來學習這個 問題。二、新課內(nèi)容一.車刀圖示與角度標注車刀設(shè)計圖一般用正交平面參考系標注角度，因為它既能反映刀具的切削 性能又便于刃磨檢驗。刀具留取基面投影為主視圖，背平面（外圓車刀） 或假定工作平面投影（端面車刀）為側(cè)視圖

27、，切削平面投影為向視圖。同 時作出主、副切削刃上的正交平面，標注必要的角度及刀柄尺寸。派生角度 及非獨立的尺寸均不需要標注。視圖間應符合投影美系，角度及尺寸應按 選定比例繪制。因為表示空間任意一個平卸力位的反方向響角度只需兩個，所以判斷刀具 切削部分需要標注的獨立角度數(shù)量可用一而兩角分析法確定。即刀具需要 標注的獨立角度數(shù)量是刀間數(shù)量的 2倍。畫刀具工作圖時首先應判斷活假定刀具的進給運動方向,即確定哪條是主 切削刃，哪條是副切削刃，然后可確定基面切削平面及正交平面內(nèi)的標注角度。下面舉例分析：1 .直頭外圓車刀圖17所示外圓車刀由前面、后面、副后面組成，有三個刀面，3X2=6,需要標注6個獨立角

28、度。即：前面定向角。、S；后面定向角o、 r;副后面定向角 o、 r ；2 . 90°偏刀如圖1-13所示，設(shè)車刀以縱向進給車外圓。由于 =90° ,車刀切削平面 投影就是車刀的側(cè)視圖。圖中副切削刃與主切削刃同時處在一個前刀面上， 車刀也由三個刀面，需要標注 6個獨立角度，與直頭外圓車刀相同。3 .45°彎頭車刀如圖1-14所示，彎頭車刀磨出四個刀面，三條切削刃，即主切削刃12,副切削刃23或14。其用途較廣，可用于車外圓、車端面、車內(nèi)孔或倒角。450彎頭車刀需要標注的獨立角度共有八個。即：主切削刃值前面定向角。、s;主切削刃丘后面定向角。、r;, 二，一、，八

29、''副切削刃23副后面定向角 。、； . .、.副切削刃14副后面定向角 。、r04 .切斷刀如圖1-15所示，設(shè)車刀以橫向進給車槽或切斷。刀具有一條主切削刃，兩 個刀尖，兩條副切削刃?？梢哉J為切斷刀是兩把端面車刀的組合，同時車 出左右兩個端面。圖中兩條副切削刃與主切削刃同時處在一個前刀面上， 因此，這把切斷刀共有四個刀面。4X2 = 8,需要標注的獨立角度共有八個。當切斷刀= 90°時，p。平面就是刀具的側(cè)視圖。小于90°時，左（L） 右（R）主偏角與刃傾角的關(guān)系如下：sR sL習慣上標注左切削刃上的主偏角、刃傾角，而右切削刃角度是派生角度。 因此，切斷刀

30、各刀面的定向角是：前面定向角°、 sL后面定向角。、rL.、. ' '左副后面定向角 oR rR.、. 右副后面定向角 oR rR5 .倒角刀尖、倒棱的參數(shù)如圖1-16所市，當?shù)毒吣コ龅菇堑都?、平面倒棱時，運用一面二角分析法 可知：倒角倒尖刃的兩個定向角是：倒角刀刃后角。、偏角r。倒棱刃的兩個定向角是：倒棱刃前角01 ,倒棱刃傾角 s1。由于一般倒棱面沿切削刃是等寬的，即 s1= s，則s1角可不再標注。此外，還需要標注倒棱刃寬度b 1。三、課堂小結(jié)點出重點，分析難點四、作業(yè)布置1、復習本次課的內(nèi)容2、習題冊教學反思車刀的刃磨是一個非常重要的知識內(nèi)容，作為一名車工工人

31、，刃磨車 刀是應具備的基本功。但是車刀的刃磨同樣非常難，這要求同學們對車刀 的各個角度和刃磨的方法必須熟練掌握。教學的過程中，結(jié)合同學們的實 際情況，主要采用直觀的視頻教學法，來讓同學們達到對車刀刃磨的一個 認識。課程金屬切 削原理 匕力具車刀的工作角度審批簽字授課時數(shù)2授課方法理論教具多媒體授課時間授課班級15SK2教學目的1 .學習刀具的常用工作角度2 .角度的計算3 .培亦嚴謹?shù)膶W習態(tài)度教學重點與難點1 .重點：工作參考系2 .難點：常用角度復習提問車力刃磨過程中的注意事項教學內(nèi)容、方法和過程安全要求：1 .點名考勤，穩(wěn)定學生情緒，準備上課。2 .課堂教學中，嚴禁嬉笑打鬧睡覺玩手機，認真

32、聽講，不違反課堂紀律， 分組討論聽從安排，有事及時向老師報告，并配合老師妥善處置。一、導入新課一、工作參考系及工作角度刀具安裝位置、切削合成運動方向的變化，都會引起刀具工作角度的 變化。因此研究切削過程中的刀具角度，必須以刀具與共建的相對位置、 相對運動為基礎(chǔ)建立參考系，這種參考系稱為工作參考系。用工作參考系 定義的刀具角度稱為工作角度。刀具工作坐標系根據(jù) GB/T12204-90推薦了三種，即：工作正交平面 經(jīng)考系 Pre、 Pse、 p°e ,工作目平面參考系 Pre、 Pfe、Ppe,工作法平面參考系Pre、Pse、Pne。其中應用取多的是工作正交平時參考系。刀具工作參考系可參

33、閱圖1-17。其定義如下：1）工作基面Pre通過切削刃選定點垂直于合成切削速度方向的平面。2）工作切削平向Pse 通過切削刃選定點與切削刃相切， 且垂直于工 作基向日勺平聞。該平向包含合成切削速度方向。3）工作正交平面Poe 通過切削力選定點，同時垂直十，作切削平面與工作基面的平面。刀具工作角度刀具工作角度的定義與標注角度類似，它是前、后面與工作參考系平面的夾角。工作角度的標注符號分別是：oe、 oe、 re、 se、 fe、 fe、 pe、 pe 0二、刀具安裝對工作角度的影響1 .刀柄偏斜對工作主、副偏角的影響如圖1-18所示，車刀隨四方刀架逆時針轉(zhuǎn)動 G角后，工作主偏角將增大，工作副片教

34、將減少。例如取 G=；,則車刀的 二就等于0° 了。2 .刀刃安裝高底對工作前、后角的影響如圖1-19所示，車刀切削刃選定點 A高于工作中心h時，將引起工 作前、后角的變化。不論時因為刀具安裝引起的，還是由于刃傾角引起的， 只要切削刃選定點不在中心高度上，則A點的切削速度方向就不與刀柄底面垂直。工作參考系平面Pse、Pre轉(zhuǎn)動了 N角，工作前角就增大N,后角就減小No2h sin N d(1 22)式中dA點工件直徑。同理，切削刃選定點A低于工件中心時，h值與N角為負值，將引起 工作前角減少、工作后角加大。加工內(nèi)表面時，情況與加工外表面相反。不難看出：工作前、后角的變化量 N與h值成

35、正比，與工件直徑d成 反比。因此，加工小直徑的零件，例如切斷到近中心處，或鉆頭近中心切 削刃，既使h值控制得很小，由于d值很小，引起的N角也不能忽略。而 加工直徑較大的零件，N角的影響可不計。三、進給運動對工作角度的影響1 .進給運動方向不平行工件旋轉(zhuǎn)軸線時對工作主、副偏角的影響。圖1-20所示為扳動小滑板車外錐面的情況。由于刀具進給方向與工件 軸線偏轉(zhuǎn)了 M角(圓錐半角)，從而引起工作主偏角減小，工作副偏角增 大。2 .縱向進給運動對工作前、后的影響縱向進給車外圓時切削合成運動產(chǎn)生的加工表面為阿基米德螺旋線， 如圖1-21所示。國主切肖U刃上選定點 A的加工表面螺旋升角為TotanT d(1

36、-23)由于再Pf剖面中加工表面傾斜了 T角，所以再Pf剖面中后角減少了 T角，前角增加了 T角。以上討論的刀具工作角度時單獨考慮一個因素的影響，實際上作中的 刀具可能既有安裝的偏斜或高低，又有進給運動的影響。此時應綜合考慮 各項影響的結(jié)果，將各項疊加起來。例如圖1-22所示的梯形螺紋車刀，由于車螺紋合成且些速度方向的變 化，使加工表面傾斜了螺旋面螺紋開角 To當若刀頭安裝時繞刀柄軸轉(zhuǎn)動 L角，并令L = T,則這兩項對工作前、后角的影響正好抵消，工作前、后 角仍相當于刃磨的前、后角，這就是如圖 1-22b車削梯形螺紋使用的可轉(zhuǎn) 動刀架的設(shè)計原理。四、切削層與切削方式切削層為切削部分切過工件的

37、一個單程所切除的工件材料層。切削層形狀、尺寸直接影響著刀具承受的負荷。為簡化計算，切削層形狀、尺寸規(guī)定在刀具基面中度量，當主、副切削刃為直線，且s=0O、 =00時，切削層公稱橫截面 ABCD為平行四邊形，若= 90°時，則為矩形。切削層尺寸是指在刀具基面中度量的切削層長度與寬度，它與切削用 量ap、f大小有關(guān)。但直接影響切削過程的是切削層橫截面及其厚度、寬 度尺寸。它們的定義與符號如下：1 .切削層公稱橫截面積D簡稱切削層橫截面積，是在切削層尺寸平面里度量的橫截面積。2 .切削層公稱厚度hD簡稱切削厚度，是垂直于過渡表面度量的切削層尺寸。3 .切削層公稱寬度bD簡稱切削層寬度，是平

38、行于過渡表面度量的切削層尺寸。hD=fsin r(1-24)hD 二apdhDbDapf(1-25)(1-26)分析以上三式可知：切削厚度與切削寬度隨主偏角大小變化。當r=900時，hD = f, bD ap。 d只與切削用量ap、f有關(guān)，不受主偏角的影響。但切削層橫截面的形狀則與主偏角、刀尖圓弧半徑大小有 關(guān)。隨主偏角的減小，切削厚度將減小，而切削寬度將增大。按式(1-26)計算得到的D是公稱橫截面積，而實際切削橫截面積為圖1-23 中的 YEBCD。(YEBCD)d(YABCD) V (V )式中V稱殘留面積，它宜接影響已加工表面粗糙度。三、課堂小結(jié)點出重點，分析難點四、作業(yè)布置1、復習本

39、次課的內(nèi)容2、習題冊教學反思本節(jié)知識點比較抽象，不好理解，教學中如何把抽象的知識點通過轉(zhuǎn) 化而讓同學們好理解是本節(jié)課的努力方法，教學過程中，通過刀具的實際 模型結(jié)合加工動畫，很好的使知識點難度得到了降低。課程金屬切 削原理 匕力具切削中的父形審批簽字授課時數(shù)2授課方法理論教具多媒體授課時間授課班級15SK2教學目的1 .學習刀具在切削過程中金屬的形變規(guī)律2 .結(jié)合實訓總結(jié)加工體會3 .培亦嚴謹?shù)膶W習態(tài)度教學重點與難點1 .重點：形變規(guī)律2 .難點：義形區(qū)復習提問刀具工作角度與加工之間的關(guān)系教學內(nèi)容、方法和過程安全要求：1 .點名考勤，穩(wěn)定學生情緒，準備上課。2 .課堂教學中，嚴禁嬉笑打鬧睡覺玩

40、手機，認真聽講，不違反課堂紀律， 分組討論聽從安排，有事及時向老師報告，并配合老師妥善處置。一、導入新課金屬切削過程是指將工件上多余的金屬層，通過切削加工被刀具切除成 為切屑從而得到所需要的零件幾何形狀的過程。在這一過程中，始終存在 著刀具切削工件和工件材料抵抗切削的矛后，從而產(chǎn)生一系列現(xiàn)象，如切 削變形、切削力、切削熱與切削溫度以及有關(guān)刀具的磨損與刀具壽命、卷 屑與斷屑等。對這些現(xiàn)象進行研究揭示其機理，探索和掌握金屬切削過程 的基本規(guī)律，從而主動地加以有效的控制，對保證加工精度和表面質(zhì)量， 提高切削效率，降低生產(chǎn)成本和勞動強度具有十分重大的意義。這節(jié)課我 們就來分析切削過程中切削層的變形規(guī)律

41、。二、新課內(nèi)容切削層金屬的及形一、切削時的三個變形區(qū)根據(jù)切削區(qū)金屬受力與變形特點不同，把切削區(qū)分為三個不同性質(zhì)的變形 區(qū)，如下圖：< 第一變形區(qū)（剪切滑移）變形區(qū)J 第二變形區(qū)（纖維化）< 第一變形區(qū)（纖維化與加工硬化）二、第一變形區(qū)（剪切滑移）從OA線開始金屬發(fā)生剪切變形，到 OM線金屬晶粒的剪切滑移基本 結(jié)束，AOM區(qū)域稱為第一變形區(qū)（或剪切區(qū)），是切屑變形的基本區(qū)，其 變形主要特點就是晶粒沿滑移線的剪切變形并隨之產(chǎn)生加工硬化。1、第一變形區(qū)內(nèi)金屬的剪切變形過程如圖，當被切削層金屬中某點P,向切削刃逼近到達1點時，其切應力 達到材料的屈服強度時點1在向前移動的同時，也沿OA滑移

42、具合成運動 將點1流動到2點?；屏繛?-2'。隨著滑移的產(chǎn)生，切應力將逐漸增 大直到4位置，此時其流動方向與前刀面平行，不再沿 OM線滑移。所以 OM為終滑移線，OA為始滑移線。圖中的OA、OM虛線實際上是等切應力曲線。第一變形區(qū)的金屬滑移在OA到OM之間整個變形區(qū)內(nèi)，其變形主要特點就是沿滑移線的剪 切變形以及隨之產(chǎn)生的加工硬化。從晶體結(jié)構(gòu)看，就是沿晶格中晶面的滑 移。切削過程中的晶?；埔娙缦聢D（b）©晶?；剖疽鈭D設(shè)金屬晶粒是圓形，當受到剪切應力后晶格中晶面發(fā)生滑移，晶粒呈 橢圓形，直徑AB變?yōu)闄E圓長軸A' B',最后A B成為晶粒纖維化方 向。一般第一

43、變形區(qū)的寬度僅為 0.020.2mm。且切削速度愈高，寬度愈 小。因此可將變形區(qū)視為一個剪切平面，并把此面稱為剪切面。剪切面和切削速度方向間的夾角叫作剪切角，用小表示。2、變形特征1、切削層金屬沿滑移面的剪切變形，其變形會深入到切削層以下；2、切削層金屬經(jīng)剪切滑移變成切屑后可產(chǎn)生加工硬化，即切屑的硬度大于工件材料基本的硬度；3、切削層金屬經(jīng)剪切滑移后品格扭曲，晶粒拉長，即金屬組織纖維化；4、切屑厚度ach變厚，ach大于切削層厚度 a- 剪切變形越大，切屑厚度a2越厚；5、切屑塑性金屬時，切屑背面呈鋸齒形。3、變形程度的表示方法1、用變形系數(shù)己表示切削變形的程度這是一種常用的度量切削變形程度的

44、方法，其中包括兩種辦法 a切削厚度變形系數(shù)aachaacb切削長度變形系數(shù)iLc1 Lch式中 Lc切削層長度（mm）;Lch 切屑長度（mm）。a 11上述兩種表示切削變形程度的方法中，1用得最多，因為Lc和Lch便于測量。2、用剪切角 表示切削變形程度實踐證明，剪切角的大小與切削力的大小有直接關(guān)系。對于同一種金屬，用同樣的刀具，相同大小的切削層，當切削速度高時，剪切角 大，剪切 面積小，切削力小，說明切削變形小。相反，當剪切角 小時，切削力大， 說明切削變形大。3、用相對滑移表示切削變形程度如下圖所示，當平行四邊形 OHMN發(fā)生變形后，其相對滑移為；s NP NKKP 的 y MK MKt

45、ancossin coso剪應芟的計嵬由上式可知，相對滑移大小與剪切角和前角。有關(guān)， 和o越大，相對滑移越小，切削變形越小。三、第二變形區(qū)（纖維化）第二變形區(qū)的變形是指切屑在沿前刀面流動時受前刀面的擠壓、摩擦 而產(chǎn)生的進一步變形。這一變形主要集中在和前刀面摩擦的切屑層底面一 薄層金屬內(nèi)。1、變形特征a、切屑底層靠近前面處流速減慢，甚至滯留在前面上，形成滯留層；b、切屑底層流經(jīng)前面時產(chǎn)生的摩擦熱使切屑與前面的接觸處溫度進一步升 高達到幾百度甚至上千度；c、切屑底層因摩擦變形而纖維化，底層長度增加，切屑發(fā)生向上彎曲，與 前面的接觸面積減小。四、第三變形區(qū)（纖維化與加工硬化）由于切削刀具的刃口存在圓

46、弧，在切削過程中，除產(chǎn)生第一、二變形 區(qū)的變形外，切削層金屬中有為 ac的一層未被切除，而被刀刃圓弧擠 壓在工件以加工表面上。這層金屬在刀具刃口的作用下產(chǎn)生彈性和塑性變 形。已加工表面在形成過程中，由于刃口和后刀面的擠壓和摩擦作用，表 層金屬組織晶粒被拉長、沿著表層平行的方向纖維化，形成硬化層。在硬 化層的表面，由于塑性變形嚴重，會產(chǎn)生殘余應力。此切削過程為第三變 形區(qū)的變形。此變形直接影響一加工表面的物理力學性質(zhì)。已加工表面的形成過程工件表面晶粒的變形情況如圖所示加工前工件表面晶粒的變形五、影響切削變形的因素1、工件材料a、工件材料強度硬度愈高，切屑變形愈小 這是因為工件材料強度、硬度愈高，

47、正壓力 就愈大，因而摩擦系數(shù)以減小，根據(jù)兩式可知，以減小時（ tan ），剪切Fn和平均正應力-及favcos osin增大，于是變形系數(shù)己將減小。b、工件材料的塑性也是影響切屑變形的主要因素。如碳鋼的塑性越大，抗拉強度和屈服強度越低,在較小的應力條件下就開始產(chǎn)生塑性變形。在相同的切削條件下，工件材料的塑性越大，切削 變形就越大。例如，1CU8Ni9Ti和45鋼的強度近似，但前者延伸率大得 多，切削時切削變形大，易粘刀且不易斷屑。2、切削速度在無積屑瘤的切削速度范圍內(nèi)，切削速度愈高，則變形系數(shù)愈小其原因有兩方面：其一是因為塑性變形的傳播速度較彈性變形的慢； 其二是v對小有影響。除低速區(qū)外，v增

48、大，則N減小，因此己減小。在有積屑瘤的切削速度范圍內(nèi)，切削速度的影響是通過積屑瘤所形成 的實際前角來影響切削變形的。在積屑瘤增長階段（v=0.083-0.33m/s）,實 際前角增大，因而v增加時己減小。在積屑瘤消退階段中（v0.33m/s）, 實際前角減小，變形隨之增大。當 v = 0.67m/s時，變形系數(shù)己達最大值。切削鑄鐵等脆性材料時，一般不形成積屑瘤，當切削速度逐漸增大時， 變形系數(shù)己則相應減小。3、切削厚度由于：厚度變形系數(shù)切屑厚度ach切削層厚度出故，切削層公稱厚度愈大，則切屑變形愈小。4、進給量當進給量f增大時，切削厚度增加，使正壓力 匕增大，平均正應力fav增 大，因而摩擦系

49、數(shù) 減小，使 增大，所以變形變小?？梢姡跓o積屑瘤 情況下，f愈大（a。愈大），則愈小。5、前角刀具前角愈大，切屑變形愈小。三、課堂小結(jié)點出重點，分析難點四、作業(yè)布置1、復習本次課的內(nèi)容2、習題冊教學反思知識的趣味性是需要將知識轉(zhuǎn)化到生活中去，教學中通過將生活實例 刀削面等與知識內(nèi)容比較接近的內(nèi)容，使得同學們更好的對知識進行了理 解和學習。課程金屬 材料 與熱 處理切屑的種類和斷屑審批簽字授課時數(shù)2授課方法理論教具多媒體授課時間授課班級16SK1教學目？的1 .掌握常見鐵屑的分類。2 .培養(yǎng)學生分析問題解決問題的能力3 .培養(yǎng)學生的職業(yè)道德觀及互相協(xié)作的精神教學重點與 難點1 .重點：鐵屑的類

50、型。2 .難點：鐵屑類型與車刀的關(guān)系復習提問三個變形區(qū)的形成教學內(nèi)容、方法和過程安全要求：1 .點名考勤，穩(wěn)定學生情緒，準備上課。2 .課堂教學中，嚴禁嬉笑打鬧睡覺玩手機，認真聽講，不違反課堂紀律，分組討論聽從安排，有事及時向老師報告，并配合老師妥善處置。一、新課導入機械加工的過程中產(chǎn)生了鐵屑，那么鐵屑的形狀，顏色又反映了加工 過程中的狀態(tài)，通過學習他們之間的關(guān)系，我們可以很好的來判斷加 工的情況，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。二、新課內(nèi)容切削過程中的各種物理現(xiàn)象，都是以切屑形成過程為基礎(chǔ)的。了 解切屑形成過程，對理解切削規(guī)律及其本質(zhì)是非常重要?，F(xiàn)以塑性金 屬材料為例，說明切屑的形成及切削過程中的變形情

51、況。在切削過程中，被切金屬層在前刀面的推力作用下產(chǎn)生剪應力，當剪應力達到并超過工件材料的屈服極限時，被切金屬層將沿著某一方向產(chǎn)生剪切滑移變形而逐漸累積在前刀面上，隨著切削運動的進行，這層累積物將連續(xù)不斷地沿前刀面流出，從而形成了被切除的切的金屬瞽亞b）金屬偏擠壓金屬切削金屬擠壓與僉屬切削屑。簡言之，工件上切削層金屬，在刀具前刀面的推擠作用下發(fā)生了 塑性變形，最后沿某一面剪切滑移形成了切屑。a）雄弟b）切劑2.切屑的種類帶狀切屑節(jié)狀（擠裂）切屑為切削塑性材料的切屑切屑類型粒狀（單元）切屑崩碎切屑為切削脆性材料的切屑a、帶狀切屑它的內(nèi)表面光滑，外表面毛茸。加工塑性金屬材料，當切削厚度 較小、切削速

52、度較高、刀具前角較大時，一般常得到這類切屑。它的 切削過程平衡，切削力波動較小，已加工表面粗糙度較小。一般加工 塑性金屬如低碳鋼、銅、鋁材料時形成此類切屑，必要時需采取斷屑 措施。a）帶狀切屑b、節(jié)狀（擠裂）切屑這類切屑與帶狀切屑不同之處在外表面呈鋸齒形，內(nèi)表面有時有裂紋。這是由于剪切面上的局部切應力達到材料強度極限的結(jié)果。這種切屑大多在切削速度較低、切削厚度較大、刀具前角較小時產(chǎn)生。b）擠裂切屑c、粒狀（單元）切屑切削塑性材料時，若整個剪切面上的切應力超過了材料斷裂強 度，所產(chǎn)生的裂紋貫穿切削斷面時，擠裂成粒狀切屑。c）單元切屑以上三種切屑只有在加工塑性材料時才可能得到其中，帶狀切屑的切削過

53、程最平穩(wěn)，單元切屑的切削力波動最大。 在生產(chǎn)中最常見的是帶狀切屑，有時得到擠裂切屑，單元切屑則很少 見。假如改變擠裂切屑的條件，如進一步減小刀具前角，減低切削速 度，或加大切削厚度，就可以得到單元切屑。反之，則可以得到帶狀 切屑。這說明切屑的形態(tài)是可以隨切削條件而轉(zhuǎn)化的。d、崩碎切屑屬于脆性材料的切屑。這種切屑的形狀是不規(guī)則的，加工表面是 凸凹不平的。從切削過程來看，切屑在破裂前變形很小，和塑性材料的切屑形 成機理也不同。它的脆斷主要是由于材料所受應力超過了它的抗拉極限。加工脆硬材料，如高硅鑄鐵、白口鐵等，特別是當切削厚度較大d）崩猝切屑時常得到這種切屑。由于它的切削過程很不平穩(wěn)，容易破壞刀具

54、，也 有損于機床，已加工表面又粗糙，因此在生產(chǎn)中應力求避免。其方法 是減小切削厚度，使切屑成針狀或片狀；同時適當提高切削速度，以 增加工件材料的塑性。帶狀、粒狀、節(jié)狀、崩碎切屑是四種典型的切屑，但加工現(xiàn)場 獲得的切屑，其形狀是多種多樣的。在現(xiàn)代切削加工中，切削速度與 金屬切除率達到了很高的水平，切削條件很惡劣，常常產(chǎn)生大量 不 可接受”的切屑。因此是在切削加工中應采取適當?shù)拇胧﹣砜刂魄行?的卷曲、流出與折斷，使形成 可接受”的良好屑形。即所謂的切屑控 制（又稱切屑處理，工廠中一般簡稱為 斷屑”）。（四）課堂小結(jié)分出重點，分析難點（五）布置作業(yè)1、復習本次課的內(nèi)容2、習題冊教學反思本節(jié)知識的講解直接以實習為基礎(chǔ)，首先通過同學們分組討論實 習過程中所見到切屑形態(tài)，并對此進顏色和形態(tài)上的分類。找出其中 的規(guī)律，然后引入本節(jié)知識內(nèi)容，并加以總結(jié)。課程金屬 材料 與熱 處理積屑廨審批簽字授課時數(shù)2授課方法理論教具多媒體授課時間授課班級16SK1教學目？的1 .掌握積屑瘤及產(chǎn)生條件2