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1、机电工程系 金属切削原理与刀具课程教学大纲 金属切削原理与刀具课程教学大纲 课程编码: J006Z 教材: 金属切削原理与刀具 ;陆剑中,孙家宁;机械工业出版社; ISBN 978-7-111-06237-0 总学时: 90 学分: 5 授课对象:机电工程系机械、数控专业学生 一、 课程教学目的 金属切削原理与刀具是研究金属切削过程基本规律与应用、标准 刀具的选型与使用、 非标准刀具设计原理与方法的一门科学,是机械 制造专业的重要专业基础课。学生通过本课程的教学、实验、并配合 生产实习,应达到下列要求: 1、 在基本理论方面,掌握金属切削及磨削过程中的切削变形, 切削力,切削热及切削温度,刀具
2、磨损、破损以及砂轮磨损的基本理 论与基本规律; 2、 在基本知识方面,掌握常用刀具材料的种类、性能及应用范 围;掌握材料加工性及加工表面质量的评定标志、影响因素和提高加 工性及加工表面质量的主要措施等知识;掌握刀具几何参数和切削用 量的选定原则,并初步了解切削液的种类、作用和选用。 3、 在基本技能方面,应具有根据加工条件合理选择刀具材料、 刀具几何参数、切削用量的能力。 二、 课程内容及基本要求 绪论 【基本内容】 金属切削加工与刀具在现代机械制造业中的地位和作用;金属切 削发展简史;本课程的内容、性质、任务及学习方法。 【学时分配】 1 学时 第一章 基本定义 【基本内容】 切削运动,工件
3、上的加工表面,切削用量和切削参数。车刀的组 成,车刀在静止坐标系中的正交剖面系、法剖面系、假定工作平面坐 标系,背平面坐标系中的几何角度及定义。刀具的工作坐标系及工作 角度。切削层参数计算及切削方式。 【学时分配】 9 学时(理论 6+实践 3) 【重点难点】 1、切削运动的区分; 2、切削用量三要素的计算; 3、车刀正交平面参考系角度的画法及标注; 4、切削层参数的计算。 【教学方法】 在教学方法上力求少而精, 采用启发式与形象化相结合, 通过各 种车刀实物展示, 挂图、多媒体演示等方法使同学对抽象的内容有一 定感性认识,加深理解,以此来提高教学效果。 【教学要求】 1、熟练掌握和区分切削运
4、动、车刀组成以及加工表面的基本概 念; 2、 掌握常用的车刀角度, 并能完成车刀正交平面坐标系角度的 画法和标注; 3、掌握切削用量三要素以及切削层参数的计算。 【实践内容】 【组织形式】 第二章 刀具材料 【基本内容】 常用刀具材料的性能与种类;高速钢、硬质合金的组成、性能、 常用的牌号及应用;陶瓷刀具、PCD 及 CBN 刀具的性能与应用。 【学时分配】 5 学时 【重点难点】 1、高速钢的牌号、性能及其选用; 2、硬质合金的分类、牌号、性能及其选用。 【教学方法】 本章内容与学过的金属材料与热处理有联系,可结合起来进行讲 解,加以区别和联系,是学生掌握刀具材料的性能特点,容易理解。 【教
5、学要求】 1、熟悉刀具材料应具备的性能; 2、掌握常用刀具材料:高速钢、硬质合金的性能、常用牌号及 选用; 3、了解新的刀具材料,如涂层硬质合金、陶瓷材料、超硬刀具 材料的性能及应用; 4、对刀具材料在金属切削中的重要作用有所了解。 第三章 金属切削过程的基本规律 【基本内容】 切削变形的特点;切屑形成与切屑类型;变形程度的表示方法; 前刀面上的摩擦特点; 积屑瘤、加工硬化的产生机理以及预防和抑制 措施;影响切削变形的因素。切削力的来源、合力及分力;切削功率 及单位切削力;影响切削力的因素。切削热的来源与传散;切削温度 的测定及温度分布规律;影响切削温度的因素。刀具的磨损类型、过 程;刀具的磨
6、损标准;刀具的磨损机理;刀具寿命的概念;影响刀具 寿命的因素;刀具寿命方程式及刀具寿命的确定原则。 【学时分配】 15 学时 【重点难点】 1、切削变形过程分析; 2、切削力的合力、分力及作用点; 3、切削温度的分布规律; 4、积屑瘤、加工硬化产生机理及预防抑制措施; 5、刀具磨损类型及机理; 6、刀具寿命的确定原则及表示方式。 【教学方法】 本章内容是本课程的重点, 内容较为抽象, 而且涉及知识点非常 多。教学中切削变形原理结合材料力学的应力应变曲线进行讲解,使 学生从根本上对知识理解。通过模型、挂图、多媒体等方式让学生对 所学的抽象知识有一定的感性认识,加深理解,提高教学效果。 【教学要求
7、】 1、掌握切削变形过程及三个变形区的变形特点; 2、理解切削变形的表示方法; 3、掌握积屑瘤、加工硬化的产生机理及预防抑制措施; 4、掌握影响切削变形的因素; 5、掌握切削温度的分布规律; 6、掌握切削温度的影响因素; 7、掌握刀具磨损类型、过程及磨损机理; 8、掌握刀具寿命概念及确定原则。 第四章切削基本规律的应用 【基本内容】 切屑形状分类; 切屑的流向和折断;断屑措施。工件材料切削加 工性指标;常用材料切削加工性;改善切削加工性的措施。切削液作 用、种类和应用。已加工表面质量因素;表面粗糙度的形成;影响表 面粗糙度的因素。刀具角度的功用及其合理选择;刀尖的修磨形式; 刃口的修磨形式。切
8、削用量的合理选择。现代切削新技术简介。 【学时分配】 13 学时 【重点难点】 1、切屑分类、断屑措施; 2、工件材料切削加工性指标及其改善措施; 3、刀具几何角度及切削用量的合理选择。 【教学方法】 本章需要掌握的知识点比较多,内容比较杂, 适当采用课堂讨论 和习题课,加深学生的理解。对于参数选择,采用实例教学,通过例 子详细讲解,同时让学生参入讨论,达到良好的教学效果。 【教学要求】 1、掌握切削分类、流向、断屑机理; 2、掌握几种断屑措施; 3、掌握切削加工性指标及改善措施; 4、了解常用材料的切削加工性; 5、掌握切削液的分类及应用; 6、掌握已加工表面质量因素及措施; 7、掌握刀具几
9、何参数合理选择原则; 8、掌握切削用量选择原则; 9、了解几种现代切削新技术。 第五章 车刀 【基本内容】 车刀的类型和用途。焊接式车刀。可转位车刀。机夹车刀。 【学时分配】 4 学时 【重点难点】 确定车刀的种类和选用结构,并能正确的选用刀片结构。 【教学方法】 通过观察实物,了解车刀的类型使学生对车刀有一定的感性认 识,并逐渐掌握其选择与应用。 【教学要求】 1、熟悉各类车刀的用途和结构; 2、会根据使用条件和要求,确定车刀的种类和选用结构,并能 正确的选用刀片结构。 第六章 成形车刀 【基本内容】 成形车刀的种类和用途。 成形车刀的几何角度。 成形车刀的截形 设计。成形车刀的装夹和刀体结
10、构。成形车刀的使用。 【学时分配】 3 学时 【重点难点】 1、成形车刀的几何角度; 2、成形车刀的截形设计。 【教学方法】 成形车刀要比普通车刀复杂一些, 在前面学习内容的基础上进行 介绍,使学生能够容易理解。 【教学要求】 1、了解棱体成形车刀、径向圆体成形车刀的用途、装夹方式及 其调整; 2、会用图解法求棱体或圆体径向成形车刀的刃形。 第七章 钻削与钻头 【基本内容】 麻花钻的组成, 麻花钻的几何角度及刃磨角度。钻削用量与切削 层参数;钻削过程特点;钻削用量选择。钻头的修磨方法。几种先进 钻型与结构特点。几种深孔钻的结构特点及应用。 【学时分配】 6 学时 【重点难点】 1、麻花钻的刃磨
11、角度; 2、钻削用量与切削层参数。 【教学方法】 采用实物教学方法,使学生对麻花钻有一定的感性认识。 【教学要求】 1、掌握麻花钻的结构组成及几何角度; 2、了解钻削基本规律、钻削力和功率; 3、合理选用钻削用量。 第八章 扩孔钻、锪钻、镗刀、铰刀和复合孔加工刀具 【基本内容】 扩孔钻、锪钻、镗刀结构特点及应用。镗刀类型与应用;铰刀的 种类与用途;铰削过程特点;圆柱机用铰刀设计。复合孔加工刀具的 结构特点及应用。 【学时分配】 5 学时 【重点难点】 铰削过程特点 【教学方法】 采用实物教学,并结合多媒体,使学生了解孔加工刀具的类型, 并对铰刀等孔加工工具有一定的感性认识,并逐步掌握其选择与应
12、 用。 【教学要求】 1、了解扩孔钻、锪钻、镗刀、铰刀结构特点及应用; 2、掌握铰削过程特点; 3、了解圆柱机用铰刀设计。 第九章 拉刀 【基本内容】 拉刀的种类及用途。 拉刀的组成及拉削方式。 拉刀的合理使用方 法。 【学时分配】 4 学时 【重点难点】 1、拉刀的种类与用途; 2、拉刀各部分组成及作用; 3、拉削方式。 【教学方法】 通过多媒体教学, 使学生对拉刀组成、 加工方法及合理使用有了 一定感性认识,并且增加了学生的学习兴趣,开阔了学生的视野,教 学效果良好。 【教学要求】 1、掌握拉刀的种类与用途; 2、掌握拉刀的组成与拉削方式; 3、明确拉刀的合理使用方法; 4、明确拉刀的保管
13、方法。 第十章 铣削与铣刀 【基本内容】 铣刀的类型和几何参数。铣削要素;铣削力;顺铣与逆铣。常用 尖齿铣刀的结构特点与应用范围。硬质合金面铣刀和铲齿成型铣刀。 铣刀的刃磨。 【学时分配】 8 学时 【重点难点】 1、铣刀的几何角度; 2、铣削的基本规律; 3、成形铣刀、铲齿铣刀的结构。 【教学方法】 采用实物教学, 给学生展示各种类型的铣刀, 并演示铣削加工过 程,使学生掌握铣刀的类型、铣削加工方法及铣刀几何参数,并逐步 掌握其选择与应用。 【教学要求】 1、了解铣刀的种类和用途; 2、熟悉铣刀的几何角度; 3、掌握铣削的基本规律; 4、了解尖齿铣刀及硬质合金端铣刀的结构; 5、掌握成形铣刀
14、的铲齿基本概念。 第十一章螺纹刀具 【基本内容】 螺纹刀具的分类及用途;丝锥的基本结构。 【学时分配】 3 学时 【重点难点】 丝锥的使用方法和结构。 【教学方法】 采用实物教学与多媒体教学相结合的方法,使学生掌握丝锥的使 用方法,结构及加工特点,进而掌握其选择与应用。 【教学要求】 1、掌握丝锥的使用方法和结构; 2、了解一些常用的螺纹刀具。 第十二章切齿刀具 【基本内容】 切齿刀具的分类。齿轮铣刀的工作原理、结构、特点及其应用。 插齿刀工作原理、结构特点及其应用。齿轮滚刀的工作原理、结构特 点及其应用。涡轮滚刀与飞刀的工作原理、结构特点及其应用。 【学时分配】 6 学时 【重点难点】 1、
15、齿轮加工刀具的分类; 2、各种齿轮加工刀具的加工机理。 【教学方法】 采用实物教学和多媒体教学相结合,使学生了解切齿刀具的分 类,掌握滚齿与插齿刀加工的原理,并能选择合适的精度等级的齿轮 刀具。 【教学要求】 1、掌握齿轮加工刀具的分类; 2、掌握各种齿轮加工刀具的加工机理、特点及加工范围。 第十三章数控刀具及其工具系统 【基本内容】 数控刀具应满足的要求;刀具尺寸的控制系统。 【学时分配】 3 学时 【重点难点】 数控刀具的工具系统 【教学方法】 本章内容与现代机加工新技术结合紧密,也是学生比较感兴趣的 内容。采用多媒体教学,适当结合课堂讨论,从而增强学生对数控刀 具及其工具系统的感性认识,
16、加强了课堂教学效果。 【教学要求】 1、明确加工中对数控刀具的要求,掌握数控刀具的快换、自动 更换和尺寸预调; 2、掌握车削类和镗铣类数控刀具的工具系统刀架形式、刀具类 型、动力驱动及应用; 3、掌握刀具尺寸的控制系统与刀具磨损、破损检测。 第十四章磨削与砂轮 【基本内容】 磨削运动。砂轮组成要素;砂轮的形状、尺寸和标志;人造金刚 石砂轮和立方氮化硼砂轮。砂轮形貌;磨削过程分析;磨削力;磨削 阶段;恒压力磨削与恒功率磨削;磨削温度;砂轮的磨损与修整。磨 削加工表面粗糙度;磨削表面烧伤;磨削表面残余应力。先进磨削方 法。人造金刚石磨具。刀具刃磨与重磨。 【学时分配】 5 学时 【重点难点】 1、砂轮的组成要素; 2、磨削过程; 3、磨削加工表面质量。 【教学方法】 采用实物教学与多媒体教学相结合,使学生了解砂轮的组成, 掌 握磨削运动, 并与前面所学的其他加工方法比较学习,增强学生的灵 活应用能力。 【教学要求】 1、掌握磨削运动及砂轮的组成要素; 2、掌握磨削的过程; 3、掌握磨削表面质量、影响因素及其改善措施。 三、 考核方法及成绩评定 成绩评定以平时(含作业和考勤等)及