《機械制造技術》第2課 分析典型切削運動和計算切削用量

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課題分析典型切削運動和計算切削用量——金屬切削加工概述課時2課時（90min）教學目標知識技能目標：（1）掌握工件表面的成形方法（2）掌握切削運動的組成，能正確將其分解為主運動和進給運動（3）掌握切削用量和切削層參數的計算方法思政育人目標：樹立“大國工匠”的敬業(yè)精神教學重難點教學重點：工件表面的成形方法，切削運動的組成教學難點：切削用量的計算教學方法啟發(fā)式、講授法、案例分析法、討論法、總結法教學用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材教學設計→考勤（2min）→教學過程主要教學內容及步驟設計意圖課前任務【教師】上傳預習資料，發(fā)布預習任務，和學生負責人取得聯(lián)系，讓其提醒同學通過文旌課堂APP或其他學習軟件，完成課前任務請大家查找與金屬切削加工相關的資料，思考刀具和工件間的相互運動和作用有哪些共性和區(qū)別，通過發(fā)起的線上任務，討論刀具對切削加工的影響?！緦W生】完成課前任務通過課前任務，使學生對金屬切削有基本的認識，培養(yǎng)學生獨立收集資料、整理歸納知識點的能力考勤

（2min）【教師】使用文旌課堂APP進行簽到【學生】按照老師要求簽到培養(yǎng)學生的組織紀律性，掌握學生的出勤情況互動導入

（8min）【教師】播放視頻（鏈接如下），向學生展示金屬切削加工中常用的車、銑、刨、磨四種加工方法不同的金屬切削加工方法雖然用于加工不同的工件表面，但實質上都是刀具和工件間相互運動、相互作用的結果?！疽曨l鏈接】車床：/video/BV15E411k7B4?spm_id_from=333.337.search-card.all.click銑床：/video/BV1Jf4y197XL?spm_id_from=333.337.search-card.all.click刨床：/video/BV1s5411L7QF?spm_id_from=333.337.search-card.all.click磨床：/video/BV19P4y1F7rn?spm_id_from=333.337.search-card.all.click【學生】觀看視頻、聆聽、了解【教師】針對視頻和圖片進行提問，讓學生思考，并隨機抽取學生回答問題不同加工方法的刀具和工件間的相互運動和作用又有哪些共性和區(qū)別呢？【學生】聆聽、思考、回答通過視頻的方式，形象的展示金屬切削的常用加工方法，快速和學生建立金屬切削加工的基本知識輪廓。通過問題導入的方法，引導學生主動思考，激發(fā)學生學習興趣的同時檢查課前的預習情況，了解學生的水平傳授新知（45min）【教師】通過學生的回答引出要講的知識，講解零件加工表面的成形、切削運動、切削用量與切削層參數的相關知識一、零件加工表面的成形1、零件加工表面的成形原理【多媒體】展示常見的零件表面圖片（詳見教材），引出零件加工表面的成形原理零件看似復雜多變的外表面，其實都是由圓柱面、圓錐面、回轉雙曲面、平面、螺旋面和成形曲面等常見表面組合而成。其中，常見表面的形成可以看成是一條線（母線）沿著另一條線（導線）的運動軌跡。2、零件加工表面的成形方法根據零件表面發(fā)生線（母線和導線）生成的方式不同，零件表面的成形方法可分為軌跡法、成形法、展成法和相切法四種。1）軌跡法：利用刀具做一定規(guī)律的軌跡運動對工件進行切削加工的方法。2）成形法：利用成形刀具對工件進行切削加工的方法。3）展成法：也稱范成法，是指利用刀具與工件做展成運動進行切削加工的方法，主要用于各種齒形表面的加工。4）相切法：利用刀具邊旋轉邊做軌跡運動對工件進行切削加工的方法?！斠娊滩?【教師】提問：“四種零件表面成形方法中，發(fā)生線的運動軌跡有什么異同？”，并隨機抽取學生進行回答?【學生】聆聽、思考、回答?【教師】總結學生的回答總結之后發(fā)現，發(fā)生線運動軌跡特點相同的部分其實就是零件表面成形的原理。不同方法的區(qū)別在于刀具與工件之間的關系。二、切削運動1．主運動：使刀具和工件產生相對運動以進行切削，從而成形為新的加工表面的最基本運動。2．進給運動：配合主運動把工件上多余金屬不斷地投入切削過程，以成形為整個加工表面的運動?！ㄔ斠娊滩模?【教師】展示車削外圓的切削運動和刨削平面的切削運動的圖片，提問：“判斷這兩種切削運動中哪重是主運動？哪種是進給運動？”，并隨機抽取學生進行回答?【學生】聆聽、對比、討論、回答?【教師】給出正確答案，根據學生的回答有針對性的再次強調主運動和進給運動之間的聯(lián)系與區(qū)別左圖中車削外圓的旋轉運動為主運動，進給運動是車刀沿平行于工件軸線方向的連續(xù)直線運動；刨削平面的主運動是刨刀的直線往復運動，進給運動是工件沿垂直于主運動方向的間歇直線運動。三、切削用量與切削層參數1．切削過程中工件的表面【多媒體】使用UG軟件的仿真功能，模擬切削加工外螺紋，展示切削過程中工件表面的圖片（詳見教材），引出切削過程中工作的表面待加工表面：工件上即將被切除的表面。已加工表面：工件上經刀具切削后生成的成形表面。過渡表面：工件上被刀具切削刃正在切削的表面。注意：過渡表面在金屬切削過程中會不斷發(fā)生變化，但一直位于待加工表面和已加工表面之間。2．切削用量切削用量也稱為切削用量三要素，是指金屬切削加工過程中切削速度、進給量和背吃刀量的總稱。1）切削速度切削速度是指金屬切削加工時切削刃上選定點相對于工件的主運動速度，單位為mm/s或m/min。計算公式為式中：——工件待加工表面的直徑（mm）；——主運動的轉速（r/s或r/min）。2）進給速度、進給量和每齒進給量進給速度：金屬切削加工過程中切削刃上選定點相對于工件的進給運動速度，單位是mm/s或mm/min。進給量：當主運動為回轉運動時，進給量是指主運動每回轉一周，工件和刀具沿進給方向的相對位移量，單位為mm/r；當主運動是直線往復運動時，進給量是指主運動每一往復行程，工件或刀具沿進給方向的相對位移量，單位為mm/行程。每齒進給量：多齒刀具（如銑刀、切齒刀）每轉過或移動一個刀齒，刀具相對工件沿進給方向的相對位移量，單位為mm/齒。進給速度、進給量和每齒進給量之間的關系可用公式表達：式中：n——主運動的轉速（r/s或r/min）；z——刀具的齒數（齒/r）。（3）背吃刀量背吃刀量是指工件已加工表面和待加工表面的垂直距離，單位為mm。它表示切削刃切入工件的深度。外圓車削背吃刀量的計算公式為：式中：——工件待加工表面的直徑（mm）；——工件已加工表面的直徑（mm）。鉆孔加工背吃刀量的計算公式為：式中：——鉆孔的直徑（mm）。?【教師】讓學生思考切削速度的計算公式是否通用？并隨機抽取學生進行回答?【學生】思考、討論、回答?【教師】總結學生的回答切削速度的計算公式只針對主運動為旋轉運動時可用，因為切削刃上不同選定點的切削速度可能是不同的。3．切削層參數【多媒體】展示切削層參數圖片（詳見教材），講解切削層參數的內容及計算切削層是指刀具相對于工件沿進給運動方向每移動一個進給量所切除的工件材料層。通過切削刃上選定點并與該點主運動方向相垂直的平面稱為切削層尺寸平面。在切削層尺寸平面測得的切削層尺寸，包括切削厚度、切削寬度、切削面積等，統(tǒng)稱為切削層參數。 切削厚度：垂直于過渡表面所測量的切削層參數，即相鄰兩過渡表面間的距離，用表示。它反映了切削刃單位長度上的切削負荷。切削寬度：沿過渡表面所測量的切削層參數，用表示。它反映了切削刃參加切削的工作長度。切削面積：在切削層尺寸平面內所測量的切削層橫截面面積，用表示。切削用量和切削層參數的關系如下：?【教師】提問：“切削參數包含有切削厚度、切削寬度、切削面積等內容，它們之間有什么聯(lián)系？”，并隨機抽取學生進行回答?【學生】思考、討論、回答?【教師】總結學生的回答切削厚度、切削寬度和切削面積作為切削參數，都是為了以量化的方式更具體的描述切削過程，其中切削厚度和切削寬度的乘積就是切削面積?！緦W生】聆聽、理解、記憶運用多媒體課件，結合提問引導的教學方法，為同學們直觀的建立切削加工中零件的表面成形原理，從原理到方法，逐步拓展，引導學生構建屬于自己的知識系統(tǒng)，訓練學生的邏輯性思維能力項目實踐

（30min）【教師】組織學生以小組形式開展項目訓練活動，描述任務并發(fā)布任務要求如下圖所示（詳見教材），為5種典型切削加工類型的切削運動，假設車削某一光軸工件的外圓表面，已知工件加工前直徑為65mm，加工后直徑為56mm，工件轉速為360r/min，刀具每秒沿工件軸向移動1.5mm，請計算光軸工件加工表面的切削用量?！緦W生】分組練習，組內分工，帶入實際工作人員角色，對切削運動進行分析，并計算光軸工件加工表面的切削用量【教師】巡堂輔導，重點強調以下問題注意分析切削運動中的主運動和進給運動。注意進給量計算時公式的選用以及計算的準確性?！窘處煛宽椖坑柧毣顒咏Y束后，對各小組進行點評，從技能操作、參與程度與合作意識等多個方面綜合評價各組的實踐情況【學生】互相評價，并結合評價結果及教師評價進行自我總結通過引入工程實際項目，培養(yǎng)學生的綜合實踐能力，實現知識學習與技能訓練目標結合項目訓練環(huán)節(jié)的學生的實施表現，進行針對性輔導。幫助學生克服重難點知識的學習，提升學生的實操技能課堂小結

（3min）【教師】簡要總結本節(jié)課的要點本節(jié)課以金屬的切削加工為切入點，介紹了金屬切削加工時零件加工表面的成形原理，重點講解了切削參數的計算，希望大家課下多復習，鞏固所學的理論知識?！緦W生】總結回顧知識點總結本節(jié)課知識點，加強學生對金屬切削加工相關知識的認知作業(yè)布置

（2min）【教師】布置課后作業(yè)請根據課堂知識，完成課后思考與練習中填空題的1-3題，選擇題的1-2題，判斷題的1-2題。預習金屬切