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1、 教 案4课程名称：机械制造技术基础双语A授课教师谭庆昌所在单位机械学院机械制造系课程类别课堂理论教学授课时间0708学年2学期2周授课内容2 Cutting Processes and their Control2.1 Basic Theory of Cutting-tool 2.2 Deformation during the cutting process授课对象机械工程、车辆工程、农业机械、汽运工程、交通工程专业本科生教学内容提要时间分配备注（b）Influence of the tool mounting position on working anglesWhen the tool
2、 tip is higher or lower than the axis of the workpiece, the working rake angle and relief angle will change.以图2-11为例，如果刀尖安装得高于工件中心，实际工作前角将大于标注前角，工作后角将小于标注后角。如果刀尖安装低于工件中心，则恰好相反。When the mean line of the tool holder is not perpendicular to the feed direction, the working cutting-edge angler and the mi
3、nor cutting-edge angler. will change (Figure2.12) .2.1.3Cutting-tool MaterialsA cutting-tool must have certain characteristics in order to produce good-quality and economical parts.1. Certain characteristics that a cutting-tool must have（a）High hardness and wearresistance （b）Enough strength and toug
4、hness（c）High heat resistance（d）Good heat conductivity and thermal shock resistance（e）Good processability2. Cutting-tool materials most in use(a) High-speed steels高速钢是加入了较多的钨（）、钼（）、铬（）、钒（）等合金元素的高合金工具钢。高速钢具有较高的硬度（）和耐热性，在切削温度高达时仍能进行切削；高速钢的强度高、韧性好，可在有冲击、振动的场合应用；它可以用于加工有色金属、教学内容提要10分钟5分钟20分钟时间分配备注结构钢、铸铁、
5、高温合金等范围广泛的材料。高速钢的制造工艺性好。高速钢按切削性能可分为普通高速钢和高性能高速钢；按制造工艺方法可分为熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。普通高速钢是切削硬度在以下的大部分结构钢和铸铁的基本刀具材料。TABLE 2-1 Typical properties of High-speed steelsDesignationsHardness/HRCBending strength/GPaImpact strength/MJm-2High temperature hardness/500600636633.40.180.325648.563663.540.30.455564748666833.
6、40.170.22575165673.20.2551.766683.00.35467692.73.80.230.3605567692.93.90.230.3605567693.13.50.20.2859.554高性能高速钢是在普通高速钢的基础上增加一些含碳量、含钒量并添加钴、铝等合金元素熔炼而成，适用于加工高温合金、钛合金、奥氏体不锈钢、高强度钢等难加工材料。Typical designations of common high-speed steels are and . Typical designations of high performance high-speed steels a
7、re and .粉末冶金高速钢是在用高压惰性气体（氩气或氮气）把钢水雾化成粉末后，再经过热压、锻轧成材。粉末冶金高速钢材质均匀，韧性好，硬度高，热处理变形小，质量稳定，刃磨性能好，刀具寿命较高。可用它切削各种难加工材料，特别适合于制造各种精密刀具和形状复杂的刀具。(b) Carbides硬质合金是用高硬度、难熔的金属碳化物（、等）和金属粘结剂（、等）在高温条件下烧结而成的粉末冶金制品。硬质合金的常温硬度达，在8001000时硬质合金还能进行切削，刀具寿命比高速钢刀具高几倍到几十倍，可加工包括淬硬钢在内的多种材料。但硬质合金的强度和韧性比高速钢差。硬质合金是最常用的刀具材料之一，常用于制造车刀和
8、端铣刀，也可用硬质合金制造深孔钻、铰刀、拉刀和滚刀。Carbides are classified as P, K and M groups by ISO.P类（相当于我国YT类）硬质合金由、和组成，也称钨钛钴类硬质合金。这类合金主要用于加工钢料。此类硬质合金不宜加工不锈钢和钛合金。K类（相当于我国类）硬质合金由和组成，也称钨钴类硬质合金。这类合金主要用来加工铸铁、有色金属及其合金。M类（相当于我国类）硬质合金是在、的基础上再加入（或）而成。这类硬质合金既可以加工铸铁和有色金属，又可以加工钢料，还可以加工高温合金和不锈钢等难加工材料，有通用硬质合金之称。涂层刀具是在高速钢或硬质合金基体上涂覆一
9、层难熔金属化合物，如、等。涂层刀具表面硬度高，耐磨性好，其基体又有良好的抗弯强度和韧性。涂层硬质合金刀片的寿命可提高13倍以上，涂层高速钢刀具的寿命可提高1.510倍以上。教学内容提要时间分配备注TABLE 2-2 Designations, properties and application fields of CarbidesTypesDesignationsPhysical dynamic propertiesUsabilityApplication fieldsSuitable designations Hardness/HRABending strength/GPaWare res
10、istanceImpact resistanceHeat resistanceMaterialsMachining charactersKYG3911.08Cast iron,nonferrous metalFinishing and semi-finishing in continuous cuttingK05YG6X911.37Cast iron,heat-resistant alloyFinishing and semi-finishingK10YG689.51.42Cast iron,nonferrous metalFinishing in continuous cutting sem
11、i-finishing in interrupted cuttingK20YG8891.47Cast iron,nonferrous metalRoughing in interrupted cuttingK30PYT589.51.37SteelRoughingP30YT1490.51.25SteelSemi-finishing in interrupted cuttingP20YT15911.13SteelRoughing in continuous cutting semi-finishing in interrupted cuttingP10MYW1921.28Relatively go
12、odRelatively goodHard machining steelsFinishing and semi-finishingM10YW2911.47GoodHard machining steelsFinishing and semi-finishingM203 .Other cutting-tool materials(a) Ceramicsa) Aluminum oxide-base ceramicsb) Silicon nitride-base ceramics(b) Cubic boron nitride(c) Diamond2.2 Deformation during the
13、 cutting process2.2.1 Mechanics of Chip Formation1Division of the deformation zones切削过程中，切削层金属的变形大致可划分为三个区域：（a）The first deformation zone (Primary shear zone)（b）The second deformation zone (Secondary shear zone)（c）The third deformation zone在第一变形区内，变形的主要特征就是沿滑移线的剪切变形，以及随之产生的加工硬化。在图2-15中，OA、OB和OM10分钟1
14、0分钟教学内容提要时间分配备注等都是等剪应力曲线。OA称作始滑移线，OM称作终滑移线。当金属沿滑移线发生剪切变形时，晶粒会伸长，如图2-16所示。晶粒伸长的方向与滑移方向（即剪切面方向）是不重合的，它们成一夹角。在一般切削速度范围内，第一变形区的宽度仅为，所以可以用一剪切面来表示（图2-16）。剪切面与切削速度方向的夹角称作剪切角，以表示。我们可以用图2-18形象地模拟塑性金属切屑形成过程，卡片之间滑移的方向就是剪切面的方向。2Forces of chips在直角自由切削的情况下，作用在切屑上的力如图2.19和2.20所示。如将上述力都画在切削刃的前方，就可得到图2.21或2.22所示的力关系图。令表示剪切面的面积（），表示剪切面上的剪应力，则（2-8）15分钟教学内容提要时间分配备注 （2-9）
