机械加工工艺教案Word文档格式.docx

机械加工工艺教案Word文档格式.docx

《机械加工工艺教案Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械加工工艺教案Word文档格式.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

进给运动速度：

指切削刃选定点相对于工件进给运动的瞬时速度，用vf表示

例：

外圆车削时，进给运动速度常常用进给量f来表述，单位：

mm 

/ 

r

刨削时，进给运动速度用每一行程多少毫米来表述，单位为mm 

str。

铣削时，进给运动速度常用每齿进给量f来表述，单位：

mm/z

进给速度vf、进给量f、每齿进给量fz和刀具齿数Z之间的关系如下：

vf=nf

1.1.2切削时形成的表面

车削加工过程中工件上有三个不断变化着的表面：

（1）待加工表面

（2）已加工表面

（3）过渡表面

1.1.3切削用量

（1）切削速度vc

（2）背吃刀量ap（分析车削和铣削的ap有什么不同）

（3）进给量f

（解释切削用量三要素对加工的影响。

）

09-2-18上课时间：

09-2-19

1、掌握刀具的组成及几何角度的确定方法

2、熟悉刀具的工作角度对加工的影响。

几何角度的确定方法。

教学难点：

刀具的工作角度对加工的影响。

1.2刀具组成及几何角度

（首先让学生传递着观察车刀）

1.刀具切削部分的组成要素

刀杆：

起夹持作用

刀头:

（三面）

前刀面：

切屑流过的表面

主后刀面：

刀具上与加工表面相对的表面

副后刀面：

刀具上与已加工表面相对的表面

（两刃）

主切削刃：

刀具上前刀面与主后刀面的交线

副切削刃：

刀具上前刀面与副后刀面的交线

（一尖）

主切削刃与副切削刃的交点

（结合刀具实物和图片与学生一起分析并提问）

２．车刀切削角度的坐标平面

基面Pr：

通过主切削刃上的某一点，与主运动方向相垂直的平面。

车刀的基面平行于刀体底面。

切削平面Ps：

通过主切削刃上的某一点，与过渡表面相切并垂直于基面的平面。

正交平面Po：

通过主切削刃上的某一点，并同时垂直于基面和切削平面的平面。

（结合幻灯片与学生一起分析并提问）

3.刀具的主要标注角度

1）前角（γ0）

前刀面和基面之间的夹角。

2）后角（α0）

主后刀面和切削平面之间的夹角。

（直接分析出前角和后角的正、负、零。

并要求学生在车刀上分析出前角和后角的正、负时的形状，及其大、小对加工的影响。

3）主偏角（kr）

主切削刃与进给方向间的夹角

4）副偏角（kr’）

负切削刃与进给方向的夹角

5）刃倾角（λS）

主切削刃与基面之间的夹角。

在切削平面内度量

4、刀具的工作角度

进给运动对刀具工作角度的影响

使刀具实际工作后角减小，工作前角增大

刀具安装高低对刀具工作角度的影响

刀杆中心面（线）不垂直于进给运动方向的影响

由此分析出刀具的安装方法：

1、刀尖的高度应与工件中心的高度一致。

2、刀杆中心面（线）应垂直于进给运动方向。

09-2-22上课时间：

09-2-23

1、了解切削层参数

2、掌握切屑的形成过程及切屑种类

3、熟悉积屑瘤的形成及其对切削加工的影响。

切屑的形成过程。

切屑种类和积屑瘤的形成及其对切削加工的影响。

5、切削层参数

（1）切削层公称厚度hD：

垂直于过渡表面的切削层尺寸。

切削层截面的切削厚度为：

hD＝fsinκr

（2）切削层公称宽度bD

切削层截面的公称切削宽度为：

bD＝ap/sinκr

（3）切削层公称横截面积

AD＝hDbD＝fsinκr.ap/sinκr=fap

1.3金属的切削过程

金属在切削过程中，会出现一系列物理现象，如金属变形、切削力、切削热、刀具磨损等，这些都是以切屑形成过程为基础而生产中出现的许多问题，如积屑瘤、振动、卷屑、断屑等，都与切削过程密切相关。

1.3.1.切屑的形成过程及切屑种类

1、切屑形成过程：

对塑性金属进行切削时，切屑的形成过程就是切削层金属的变形过程。

2、切屑的类型及切屑控制

类型：

带状切屑、挤裂切屑、单元切屑、崩碎切屑

（预习第10页表1-1，总结出哪种切屑较好，怎样控制切屑的类型。

切屑控制：

“不可接受”的切屑：

切削条件恶劣导致。

影响主要有拉伤工件的已加工表面；

划伤机床；

造成刀具的早期破损；

影响操作者的安全。

在切削加工中采取适当的措施来控制切屑的卷曲、流出与折断，使形成“可接受”的良好屑形。

“可接受”的切屑标准：

不妨碍正常的加工；

不影响操作者的安全；

易于清理、存放和搬运。

（1）切屑的形态可随切削条件不同而改变

（2）可控制切削条件，使切屑形态向有利于生产的方面转化，保证切削加工的顺利进行和工件的加工质量：

增大前角、提高切削速度、减小进给量

3．积屑瘤

在一定的切削速度和保持连续切削的情况下，加工塑性材料时，在刀具前刀面常常粘结一块剖面呈三角状的硬块，这块金属被称为积屑瘤。

（1）积屑瘤的形成

切削过程中，由于金属的挤压和强烈摩擦，使切屑与前刀面之间产生很大的应力和很高的切削温度。

当应力和温度条件适当时，切屑底层与前刀面之间的摩擦力很大，使得切屑底层流出速度变得缓慢，形成一层很薄的“滞流层”，当滞流层与前刀面的摩擦阻力超过切屑内部的结合力时，滞流层的金属与切屑分离而粘附在切削刃附近形成积屑瘤.

（２）积屑瘤对切削加工的影响

有利方面：

保护刀具、增加工作前角

不利方面：

影响工件尺寸精度、影响工件表面粗造度

（3）.积屑瘤的控制

影响积屑瘤的因素：

工件材料、切削用量、刀具前角、切削液等

控制措施：

通过热处理，提高零件材料的硬度，降低材料的加工硬化。

要避免在中温、中速加工塑性材料

增大前角可减小切削变形，降低切削温度，减小积屑瘤的高度

采用润滑性能优良的切削液可减少甚至消除积屑瘤

3、鳞刺的形成

低速加工塑性金属材料时在已加工表面常会出现一种鳞片状毛刺，成为鳞刺。

成因：

低速切削形成挤裂或单元切屑时，刀、屑间摩擦发生周期性变化使切屑在前面上周期性停留代替刀具推挤切削层造成金属的积聚，使以加工表面产生拉应力而导裂，并使切削厚度向切削线以下而形成鳞刺

4、已加工表面的变形

切屑经过刀刃钝圆B点后，受到后刀面BC段的挤压和摩擦，经过BC段后，这部分金属开始弹性恢复，恢复高度为△h，在恢复过程中又与后刀面CD部分产生摩擦，这部分切削层在OB，BC，CD段的挤压和摩擦后，形成了已加工表面的加工质量。

所以说第三变形区对工件加工表面质量产生很大影响。

09-2-25上课时间：

09-2-26

1、掌握刀具材料的基本要求及常用刀具材料。

2、熟悉切削力、切削热和切削温度及其对刀具寿命的影响。

教学重点和难点：

刀具材料的基本要求及常用刀具材料。

1.4刀具材料

概述：

刀具材料是指刀具上参与切削部分的材料。

1.4.1刀具材料的基本要求

（1）高硬度

（2）高强度与强韧性

（3）较强的耐磨性和耐热性

（4）优良导热性

（5）良好的工艺性与经济性

1.4.2常用刀具材料

刀具材料种类很多，常用的有：

工具钢（包括碳素工具钢、）、硬质合金、陶瓷金刚石（天然和人造）、立方氮化硼、碳素工具钢和合金工具钢，因其耐热性很差，目前仅用于手工工具。

1、高速钢

高速钢是一种含有钨、钼、钒等合金元素较多的工具钢，也称为锋钢或白钢．

特点：

1）强度高，抗弯强度为硬质合金的2～3倍；

2）韧性高，比硬质合金高几十倍；

3）硬度HRc63以上，且有较好的耐热性；

4）可加工性好，热处理变形较小。

应用：

常用于制造各种复杂刀具（如钻头、丝锥、拉刀、成型刀具、齿轮刀具等）。

2、硬质合金

Ø

硬质合金是用高硬度、高熔点的金属碳化物粉末和金属粘结剂（如Co、Ni、Mo等）经高压成型后，再在高温下烧结而成的粉末冶金制品。

优点

硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性都很高，允许的切削速度远高于高速钢，且能切削诸如淬火钢等硬材料。

不足（与高速钢相比）：

其抗弯强度较低、脆性较大，抗振动和冲击性能也较差。

硬质合金因其切削性能优良而被广泛用来制作各种刀具。

在我国，绝大多数车刀、面铣刀和深孔钻都采用硬质合金制造。

3、陶瓷刀具材料

陶瓷材料比硬质合金具有更高的硬度（HRA91～95）和耐热性，在1200℃的温度下仍能切削，耐磨性和化学惰性好，摩擦系数小，抗粘结和扩散磨损能力强，因而能以更高的速度切削，并可切削难加工的高硬度材料。

主要缺点是性脆、抗冲击韧性差，抗弯强度低。

4、立方氮化硼

它是一种人工合成的新型刀具材料。

它是利用超高温高压技术制成的一种无机超硬材料。

立方氮化硼在高温、其硬度很高，可达8000～9000HV,仅次于金刚石，但热稳定性远高于金刚石，并且与元素亲和力小，它的最大的优点是在高温1200℃～1300℃时也不会与铁族金属起反应。

因此既能胜任淬火钢、冷硬铸铁的粗车和精车，又能胜任高温合金、热喷涂材料、硬质合金及其他难加工材料的高速切削。

超高速加工的首选刀具材料

5、金刚石

分为人造和天然两种，是目前已知最硬的，硬度约为HV10000,故其耐磨性好，不足之处是抗弯强度和韧性差，对铁的亲和作用大，故金刚石刀具不能加工黑色金属，在800℃时，金刚石中的碳与铁族金属发生扩散反应，刀具急剧磨损。

金刚石价格昂贵，刃磨困难，应用较少。

主要用作磨具及磨料，有时用于修整砂轮。

总结：

材料的韧性则是高速钢最高，金刚石最低

材料的硬度、耐磨性，金刚石最高，递次降低到高速钢。

课时八

1.5切削力、切削热和切削温度

1.5.1切削力的来源

1、切削层金属、切屑和工件表面层金属的弹性变形、塑性变形所产生的抗力；

2、刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力。

1.5.2切削分力及其作用

1、主切削力Fc：

切削合力在切削速度方向上的分力，垂直于基面，是计算机床动力、校核机床和夹具强度及刚度的重要依据

2、背向力Fp

切削合力在切削深度方向上的分力，与切深方向相反，它能使工件弯曲和引起震动，对加工质量影响较大。

3、进给力Ff 

切削合力在进给方向上的分力;

与进给方向平行，但方向相反，是设计和校验进给机构强度的依据。

4、影响切削力的因素

工件材料：

被加工工件材料的强度、硬度越高，切削力增大。

强度相近的材料，如其塑性（伸长率）较大，切削力增大。

切削脆性材料时，其切削力一般低于塑性材料。

切削用量：

切削深度ap或进给量f加大，均使切削力增大，但两者的影响程度不同，ap的影响更大一些。

切削速度：

加工塑性金属时，在中速和高速下，切削力一般随着切削速度的增大而减小。

刀具几何参数

1.5.5切削热和切削温度

1.切削热的产生传出及影响

ａ．切削热的来源

切屑层的金属发生弹性变形、塑性变形而产生大量的热

切屑与刀具前刀面产生的摩