《金属切削原理与刀具》教案

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1、山西省农业机械化学校山西省农业机械化学校课程 ：金属切削原理与刀具授 课 时 间2013.03.11复 习 提 问 分所 需 学 时2内 容 讲 授 85 分累 计 学 时2时 间 分 配课 堂 小 结 5 分课 题：第一章 绪论 第二章刀具几何角度及切削要素 2.1 切削运动与工件表面教学目的：使学生了解金属切削加工在机械制造中的作用，了解我国金属切削技术的发展概况， 掌握金属切削加工的概念及意义等；掌握切削运动的基本概念。教学重点：金属切削加工的相关概念 切削运动的基本概念教学难点：在各种切削加工中，主运动与进给运动分别是什么教学方法及教改手段：课堂教学教学用具：教材分析及教学过程：项目一

2、、绪论任务一、金属切削加工与机械制造任务一、金属切削加工与机械制造1、 机械制造过程分析2、从图中可以看出，机器中的组成单元是一个个的零件，都是由毛坯经过相应的机械加工工艺过程，变为合格零件的，加工成在形状、尺寸、表面质量等各方面都符合使用要求的合格零件。3、金属切削加工常作为零件的最终加工方法，它需要用金属切削刀具直接对零件进行加工，它们之间要有确定的相对运动，需要承受很大的切削力。任务二、我国切削技术的发展任务二、我国切削技术的发展由学生自行阅读 P2-P4 的内容，了解认识我国金属切削的发展历程，以及现代刀具技术在机械工业中的应用。毛坯零件零件零件加工工艺加工工艺加工工艺基准零 部件机器

3、任务三、金属切削加工的相关概念任务三、金属切削加工的相关概念1、金属切削加工：利用刀具切除被加工零件多余的材料，形成已加工表面。2、金属切削加工目的：使被加工零件的尺寸精度、形状和位置精度、表面质量达到设计与使用要求。3、金属切削加工的两个基本条件：切削运动和刀具。任务四、本课程的研究内容和学习目的任务四、本课程的研究内容和学习目的1、金属切削原理与刀具所研究的主要内容：刀具材料的性能与选用；刀具切削部分的几何参数；切削过程现象与变化规律；被切削材料的加工性；提高加工表面质量与经济效益的方法；车削、钻削、铣削、磨削等过程的特点。2、本课程研究的内容可归纳为两个方面的问题：几何问题和规律问题3、

4、本课程的学习目的：认识金属切削过程的一般现象及基本规律，能按照具体加工条件选择合理的刀具材料、切削部分几何参数及切削用量、计算切削力和功率、并能运用所学知识分析及解决生产中的一些问题；了解一些常用的标准通用刀具，标准专用刀具的类型、结构特点、工作原理、应用范围和如何正常的使用；初步掌握一些常用刀具、专用刀具的设计计算方法；了解常用加工手段的特点。项目二、刀具几何角度及切削要素项目二、刀具几何角度及切削要素任务一、切削运动与工件表面任务一、切削运动与工件表面1、切削运动金属切削加工就是用金属切削刀具把工件毛坯上预留的金属材料切除，获得图样所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的方法。在切削加工过程

5、中，刀具和工件之间有一定的相对运动，即切削运动。1.1、主运动主运动是由机床或手动提供的刀具与工件之间主要的相对运动，它使刀具和工件之间产生相对运动。一般情况下，主运动是切削运动中最基本的运动，也是速度最高，消耗功率最大的运动。任何切削过程必须有一个，也只有一个主运动。主运动方向:切削刃上选定点相对于工件的瞬时主运动方向。切削速度：切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。cv1.2、进给运动进给运动是由机床或手动传给刀具或工件的运动，它配合主运动依次地或连续地切除切削，同时形成具有所需几何特征的已加工表面。进给运动方向：切削刃选定点相对于工件的瞬时进给运动的方向。进给速度：切削刃选定点相对

6、于工件的进给方向的瞬时速度。fv1.3、合成切削运动当主运动和进给运动同时进行时，由主运动和进给运动合成的运动称为合成切削运动。合成切削运动方向：切削刃选定点相对于工件的瞬时合成切削运动方向。合成切削速度： 切削刃选定点相对于工件的合成切削运动的瞬时速度。ev合成切削速度等于主运动切削速度和进给运动速度的矢量和。evcvfv1.4、常见切削加工方式的主运动和进给运动主运动进给运动刨削刨刀的直线运动工件移动钻削钻头旋转钻头轴向移动插齿插齿刀上下运动工件分度运动车外圆工件高速旋转车刀轴向移动磨外圆砂轮旋转工件转动、砂轮轴向移动铣平面铣刀旋转工件移动镗孔刀具旋转（绕工件轴线）刀具径向移动2、工件表面

7、切削加工过程中，工件上形成了三个不断变化着的表面已加工表面：工件上经刀具切削后产生的表面称为已加工表面待加工表面：工件上有待切除切削层的表面称为待加工表面过渡表面：工件上切削刃形成的那部分表面，它在下一切削行程，刀具或工件的下一转里将被切除，或者由下一切削刃切除。作业：作业：1、金属切削加工、主运动、进给运动的概念；2、刨削、钻削、插齿、车外圆、磨外圆、铣平面、镗孔的主运动和进给运动。山西省农业机械化学校山西省农业机械化学校课程 ：金属切削原理与刀具授 课 时 间2013.03.15复 习 提 问 5 分所 需 学 时2内 容 讲 授 80 分累 计 学 时4时 间 分 配课 堂 小 结 5

8、分课 题： 第二章刀具几何角度及切削要素 2.2 刀具切削部分的组成 2.3 刀具切削部分的几何角 度教学目的：以外圆车刀为例，使学生了解刀具的基本组成部分，熟记“三面两刃一尖”的概念， 并能在刀具上指出；介绍参考系在刀具认识中的作用，理解两个假设条件的含义；发 挥能动性，想象出基面、切削平面和正交平面的大致位置。教学重点： 刀具的“三面两刃一尖” 参考系的相关概念 用以组成参考系的基面、切削平面及正交平面教学难点：参考系中的参考面教学方法及教改手段：课堂教学、模型教学、分组讨论教学用具：外圆车刀、立铣刀、麻花钻、机夹车刀教材分析及教学过程：任务二、刀具切削部分的组成任务二、刀具切削部分的组成

9、1. 车刀的组成1.1 刀柄 刀具上的夹持部分；1.2 刀体 刀具上夹持刀条或刀片的部分；另：刀孔 刀具上用以安装或紧固在主轴、刀柄或心轴上的内孔。2. 刀具切削部分的组成三面两刃一尖 主切削刃和副切削刃连接处的一段刀刃3. 以外圆车刀为例，帮助学生了解“三面两刃一尖”在车刀上的真实位置；进行分组讨论，分别指出立铣刀、麻花钻和机夹车刀的“三面两刃一尖”的位置。任务三、刀具切削部分的几何角度任务三、刀具切削部分的几何角度1. 为什么要学习参考系为了确定刀具前面、后面及切削刃在空间的位置，首先应建立参考系，它是一组用于定义和规定刀具角度的各基准坐标平面。用刀具前面、后面和切削刃相对于各基准坐标平面

10、度夹角来表示它们在空间的位置，这些夹角就是刀具切削部分的几何角度。它是刀具设计计算、绘图标注、刃磨测量角度时基准。2. 参考系的分类用于确定刀具几何角度的参考系分为两大类，一类是刀具静止参考系，面面相对并相互作用的表刀具上与工件已加工表副后面相对并相互作用的表面刀具上与工件过渡表面主后面互作用的表面刀具上与切屑接触并相前刀面 并最终形成已加工表面切削工作它配合主切削刃完成线前刀面与副后刀面的交副切削刃它完成主要的切削工作前刀面与后刀面的交线主切削刃, 圆弧小直线另一类是刀具工作参考系。其中，常用参考系为刀具静止参考系。3. 建立刀具静止参考系的假定工作条件3.1 假定运动条件 给出刀具的假定主

11、运动方向和数值很小的假定进给运动方向或不考虑进给运动，以排除工作条件改变对几何角度的影响。这样便可近似地用平行和垂直于主运动方向的坐标平面构成参考系。3.2 假定安装条件 给出刀具的安装位置恰好使刀具底面平行或垂直于参考系的平面。4. 刀具静止参考系的平面4.1 基面 p 基面是指通过切削刃选定点垂直于假定主运动方向的平面，r 它平行或垂直于刀具在制造、刃磨及测量时适合安装或定位的一个平面或轴线。4.2 切削平面 p 切削平面是指通过主切削刃选定点与主切削刃相切并垂s 直于基面的平面。4.3 正交平面 p 正交平面是通过切削刃选定点并同时垂直于基面和切削o 平面的平面。山西省农业机械化学校山西

12、省农业机械化学校课程 ：金属切削原理与刀具授 课 时 间2013.03.18复 习 提 问 5 分所 需 学 时2内 容 讲 授 80 分累 计 学 时6时 间 分 配课 堂 小 结 5 分课 题：第二章刀具几何角度及切削要素 2.3 刀具切削部分的几何角度教学目的：以外圆车刀为例，使学生了解刀具的法平面、假定工作平面和背平面；通过模型参考， 是学生认识主偏角、副偏角、前角、后角、副后角以及刃倾角的概念及位置，并形成 印象。教学重点：刀具静止参考系中的法平面、假定平面和背平面 刀具几何角度中的主偏角、副偏角、前角、后角、副后角以及刃倾角教学难点：参考系中的参考面及几何角度的位置教学方法及教改手

13、段：课堂教学、模型教学、分组讨论教学用具：外圆车刀教材分析及教学过程：4.4 法平面 p 法平面是通过切削刃选定点并垂直于切削刃的平面。n 4.5 假定工作平面 p 假定工作平面是通过切削刃选定点平行于假定的进f 给运动方向，并垂直于基面的平面。4.6 背平面 p 背平面是通过切削刃选定点并垂直于基面和假定工作平面p 的平面。5. 刀具静止角度参考系5.1 正交平面参考系 由基面、切削平面和正交平面组成，。osrppp5.2 法平面参考系 由基面、切削平面和法平面组成，。npppsr5.3 假定工作平面和背平面参考系 由基面、假定工作平面和背平面组成，。prpppf 6. 常用刀具几何角度6.

14、1 主偏角 主偏角是主切削平面与假定工作平面之间的夹角。r6.2 副偏角 副偏角是副切削平面与假定工作平面之间的夹角。r6.3 刀尖角 刀尖角是主切削平面与副切削平面之间的夹角。r6.4 前角 前角是前面和基面的夹角。前角有正、负和零度之分。前o面在基面之下称为正前角，反之称为负前角。6.5 后角 后角是后面与切削平面之间的夹角。o6.6 楔角 楔角是前面和后面之间的夹角。o6.7 刃倾角 刃倾角是主切削刃与过刀尖所作基面间的夹角。s山西省农业机械化学校山西省农业机械化学校课程 ：金属切削原理与刀具授 课 时 间2013.03.23复 习 提 问 5 分所 需 学 时2内 容 讲 授 80 分

15、累 计 学 时8时 间 分 配课 堂 小 结 5 分课 题：第二章刀具几何角度及切削要素 2.3 刀具切削部分的几何角度 教学目的：使学生了解实际操作中，刀具切削部分的几何角度如何进行选择。教学重点：刀具切削部分的几何角度的选择教学难点：刀具切削部分几何角度的认知与实际联系教学方法及教改手段：课堂教学教学用具：教材分析及教学过程：任务四、刀具切削部分几何角度的选择任务四、刀具切削部分几何角度的选择1. 前角1.1 前角越大，刀具越锋利，切削越省力；但强度也随之降低，易产生崩刀。1.2 根据工件材料强度硬度大前角小刀坚固散热好塑性材料前角大刀锋利变形小脆性材料前角小刀坚固散热好1.3 根据加工性

16、质粗加工前角小刀坚固散热好精加工前角大刀锐利变形小1.4 根据刀具材料高速钢前角大抗弯强度大耐冲击；硬质合金前角小抗弯强度小不耐冲击1.5 硬质合金车刀合理前角的经验参考值合理前角合理前角 工件材料 粗车精车工件材料 粗车精车低碳钢20252530灰铸铁5101015中碳钢10151520铜及铜合金5101015合金钢10151520铝及铝合金35403035淬火钢-15 - 5钛合金b1.177GPa1015奥氏体不锈钢152020252. 后角2.1 后角主要作用是减少主后刀面与工件间的摩擦。2.1 根据加工精度精加工：防止摩擦选较大的后角；粗加工：增加到头的强度选较小的后角。2.2 根据加工材料塑性金属：选较大的后