2022年刀具材料教学设计.pdf

四 川 省 江 油 市 中 坝 职 业 中 学 校教学设计学科金属切削原理与刀具授课年级数控 2 年级教师姓名康超章节名称金属切削刀具材料及性能计划学时1 学习内容分析这一节内容主要研究的是金属切削刀具材料及性能，其主要目的是授导学生针对不同加工材料选择不同材料的刀具。学习者分析学生已学习过金属材料，但还未独立进行过机械加工，对金属切削过程不是很了解，对刀具材料知识缺乏就是其中之一，直接影响他们在加工中对刀具选择。在课堂上通过具体问题的讲解，实际加工的分析，引发学生的兴趣，引导他们逐步达到教学目标。教学目标课程标准：1.在问题分析中理解刀具材料应具备的性能指标；2.通过对具体刀具分析进一步掌握常用刀具材料的性能指标。知识与技能：1.常用刀具材料应用场合的判断；2.根据加工工艺选择符合加工要求的刀具过程与方法：1.经历运用材料力学性能参数分析和刀具在加工中的变化过程，掌握刀具材料性能；2.对刀具材料性能的掌握，能依据不同应用场合选择不同材料的刀具。情感、态度与价值观：乐于接触实际加工中的刀具知识，积极探讨在加工中关于刀具的问题，在教学中发挥积极的作用，并能够把学到的知识运用到实际加工中。教学重点、难点及解决措施教学重点、难点：刀具材料性能指标及其应用精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 解决措施：从学生学过的金属材料力学性能入手，联系金属切削实际加工过程，引导学生对切削现象分析及思考，逐步掌握问题的关键。教学设计思路本课的教学设计内容主要分为部分; 1.从熟悉的金属材料力学性能开始新课，激发学习兴趣，把抽象的问题引入到已掌握的知识体系中，初步体会刀具材料的切削性能要求2.将知识的学习实际加工情景中，调动学生积极讨论解决问题的办法，让学生在讨论中学到知识，引导他们学会分析问题的方法3.让学生明白刀具材料的性能衡量指标，如何鉴定刀具材料4.让学生掌握常用刀具材料的性能及其应用场合，能够依据加工工艺要求，选择合理的材料刀具5.巩固检测，教师提问，学生回答，本课小结，布置作业依据的理论授导、经验、引导型学习信息技术应用分析知识点学习水平媒体形式使用方式使用效果刀具材料性能指标衡量刀具材料性能的指标PPT 用 投 影 仪 显 示 演示文稿内容引起学生兴趣，促进学生参与课堂活动，使他们从形象中掌握抽象的知识。常用刀具材料分析熟悉常用刀具材料的性能及应用教学过程（可续页）教学环节教学内容所用时间教师活动学生活动设计意图精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 从学 过的金属材 料力学性能 开始，学生 明白衡量刀 具材料性能的指标导入新课，说 明 刀 具材 料 要 用特 定 的 指标 来 衡 量其性能5min 师： 金属材料力学性能指标有哪些？强度、硬度、韧性、塑性等师： 力学性能指标作用是什么？作为使用选材重要参数师：作为加工金属材料的刀具材料需不需要用一定的性指标来衡量？我们根据自己的实作感受试着归纳一下？需要。硬度、强度、耐高温等师：以上使我们自己的认识，刀具材料究竟如何衡量，我们今天就来研究它？（在教学中使用PPT 辅助教学：金属材料力学性能；刀具材料性能指标）学 生 思考 并 回答利用学生已经掌握的知识，引入对新的教学内容学习从实 际切削加 工 现 象中， 总结刀具材 料的性能指标刀 具 材 料及 刀 具 材料 的 性 能指标10min 师： 认识刀具材料概念？刀具材料是指刀具上参与切削的那部分材料。刀具的切削部分不但要求具有一定的几何形状， 而且还要求有相应的刀具材料。师：在实际切削中， 刀具切削部分发生了怎样的变化？1.刀尖钝圆半径变大（图示）2.刀刃出现较大的钝圆半径3.刀具的前、后刀面均有磨损痕迹学 生 思考、参与讨论、 做好笔记利 用 实 际 分析，把抽象的问题直观的展示给学生，便于学生掌握。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 4.刀具发热师： 出现上述现象，对加工的影响？1.切削质量下降2.缩短刀具寿命3.增加加工成本师： 为了保证切削效果，提高生产效率，要求刀具材料必须具备的性能：1.硬度和耐磨性刀具材料的硬度一定要大于工件材料的硬度，一般常温硬度超过60HRC 以上。高速钢在63 66HRC 以上，硬质合金在74 81.5HRC左右，人造金刚石10000HV 。一般来说， 刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。因为均匀分布的细化碳化物数量越多，颗粒越小，耐磨性就越高。2.强度和韧性在切削过程中， 刀具承受很大的压力，只有抗弯强度好，切削用量才不会发生变化。粗加工余量不均，切削力发生变化，对刀具有冲击和震动，如果韧性不好， 常会出现崩刃或折断。硬度和韧性是一对不可解决的矛盾，如高精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 速钢的韧性好，而硬质合金的硬度高，3.耐热性耐热性是指在高温下刀具材料保持硬度、耐磨性、 强度和韧性的性能。用红硬性表示。高温下硬度越高，则红硬性越好。 碳素工具钢的红硬性200 250 ，高速钢不 超 过650 ， 硬 质 合 金 约800 1000 。4.良好的工艺性热处理性能好淬透性焊接性能好易焊性锻造性能好易锻性磨削性能好易刃磨（在教学中使用PPT 辅助教学：刀具在切削前后的对比；刀具材料性能指标）精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 根据 常见的金属 切削刀具， 分析常见刀具材料常 见 刀 具材料性能、用途20min 师： 我们接触过的刀具？锉、锯条、钻头、硬质合金车刀、高速钢车刀师： 这些刀具的材料是什么？碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷等师： 具体分析刀具材料性能及其应用场合？一、碳素工具钢碳素工具钢是一种含C 量较高的优质钢（含 C 一般为 0.65 1.35% ） 。1、常用牌号T7A 、T8A T13A 2、主要性能1淬火后硬度较高，可达HRC61 65 ；2红硬性为 200 250 ，不耐高温，3价格低廉，4切削速度不能提高，允许切削速度VC10m/min, 3、应用只能制作低速手用刀具，如板牙、锯条、锉等；4、优点：学 生 思考、参与讨论、 做好笔记利用实际分类分析，把抽象的问题直观的展示给学生，便于学生掌握精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 易刃磨，可获得锋利的刀刃。二、合金工具钢在碳素工具钢中加入一定量的铬（Cr） 、钨（ W） 、锰（ Mn ）等合金元素，能够提高材料的耐热性、耐磨性和韧性， 同时还可以减少热处理时的变形。1、主要牌号9SiCr ：9 表示平均含C 量为 0.90% ，Si、Cr 平均含量均小于1.5% ；CrWMn ：平均含C 量大于 1.0% ，Cr、W、Mn 平均含量均小于1.5% 。2、主要性能1淬火后的硬度可达HRC61 65，2红硬性为 300 400 ，3允许切削速度Vc=10 15m/min, 3、应用制作低速、 形状比较复杂、 要求淬火后变形小的刀具。 如板牙、拉刀、手用铰刀（孔的精加工）等。三、高速钢高速钢是一种高合金工具钢，钢中含有W、Mo 、Cr、V 等合金元素，这些合金元素的含量较高， 主要改变以往工具钢的精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 性能。(一)高速钢的性能：1、具有高的强度和韧性；2、良好的耐磨性，6366HRC ( 加入 V元素的作用 )；3、红硬性为600 （加入W 元素的作用） ；4、允许切削速度Vc=25 30m/min；5、具有良好的制造工艺性；高速钢能锻造， 易刃磨， 能制造形状复杂的及大型成形刀具，如钻头、 丝锥、 成形刀具、拉刀、齿轮刀具、 整体铣刀盘等都用高速钢。 高速钢的焊接、 韧性、 热处理性能好。6、可获得锋利的刀刃（锋钢之称）；7、加工范围较大：铸铁、有色金属、钢（指正火状态下，淬火状态不能加工）（二）高速钢的分类高速钢按用途来分可分为普通高速钢和高性能高速钢。1、普通高速钢：工艺性好，可满足一般工程材料的切削加工。又可分为：钨系高速钢 :W18Cr4V ( 最常见、易刃磨) 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 钼系高速钢： W6Mo5Cr4V2 2、高性能高速钢通过调整基本化学成分和添加其他合金元素， 使其性能比普通高速钢提高一步，可用于切削高强度钢，高温合金、 钛合金等难加工材料。分类：高碳高速钢： 95W18Cr4V (硬度增加 ) 高钒高速钢： W6Mo5Cr4V3 (耐磨性增加) 钴高速钢：W6Mo5Cr4V2Co8 （截面粗大）铝高速钢：W6Mo5Cr4V2Al(使用寿命增加) 四、硬质合金指有高硬度、 高熔点的碳化物， 用金属粘结剂，经过高压成形， 在 500 的高温下烧结而成的材料为硬质合金。组成：硬质相（TiC 或 WC ） + 粘结相 （Co、Ni 、Mo 等，其中 Co 比较常用）（一）主要性能1、常温硬度74 81.5HRC ，红硬性为800 1000 ，耐磨性优良。2、允许切削速度Vc=100m/min以上，最高不能超过200m/min. 3、脆性较大，怕冲击和振动。容易出现崩刃，因此注意加工条件。4、制造工艺性差。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 5、加工范围较广。脆性材料、钢材、有色金属等均可加工。（二）分类硬质合金分为钨钴类硬质合金（YG）应用较广泛钨钴钛类硬质合金（YT）添加稀有金属硬质合金（YA、YW）碳化钛基硬质合金（YN ）1、钨钴类硬质合金YG （1）组成： WC+Co （2）常用牌号： YG3、YG6、YG8 （3、6、8、代表 Co 含量占 3%、6% 、8% ）当 Co 的含量较多时， WC 的含量较小时，则硬度较低，韧性和强度提高， 硬度下降，耐磨性降低； 反之， 韧性和强度下降，硬度提高，耐磨性、耐热性提高。（3）应用：YG3( 精加工 )YG6( 半精加工)YG8( 粗加工) Co的含量韧性 强度 HRC 耐磨性Co的含量韧 性强 度 HRC 耐 磨性脆 性主要用于加工铸铁、青铜等脆性材料， 不适合加工钢料， 因为在 640 时发生严重精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 粘结，使刀具磨损，耐用度下降。为了适应各种加工情况的需要，在含Co量相同的情况下，按WC 粉末的不同粒度分为粗晶粒 （ YG3C ） 、 细晶粒（YG3X ） 、中间晶粒（ YG3） 。一般硬质合金为中间晶粒。2、钨钴钛类硬质合金（YT）（1）组成：硬质相（WC+TiC ）+ 粘结相（ Co）（ 2）常用牌号：YT5 、YT14 、 YT15 、YT30 （数字表示TiC 的百分含量）（3）应用：YT5（粗加工）YT14 、YT15 （半精加工）YT30 （精加工）TiC含量硬度耐磨性脆性 韧性TiC含量硬度耐磨性脆性 韧性 主要用于加工钢材及有色金属，一般不用与加工含Ti 的材料 ,如 1Cr15Ni9Ti,Ti与Ti 的亲合力较大，使刀具磨损较快。3、添加稀有金属硬质合金4、碳化钛基硬质合金（YN ）（三）涂层硬质合金的选用精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 涂层硬质合金是采用韧性较好的基体（如硬质合金刀片或高速钢等），通过化学气相沉积和真空溅射等方法，对硬质合金表面涂层厚度为512 m 的涂层材料以提高刀具的抗磨损能力。涂层材料为TiC、TiN 、32OAl等。适合于各种钢材、铸铁的半精加工和精加工，也适合于负荷较小的精加工。（在教学中使用PPT 辅助教学：常见刀具；刀具材料性能及应用）引导 学生回顾、 体会刀具材 料的性能与应用刀 具 材 料性 能 和 巩固练习5min 师： 刀具材料性能指标？师： 常见的刀具材料？师： 碳素工具钢性能及其应用？师： 合金工具钢性能及其应用？师： 高速钢钢性能及其应用？师： 硬质合金的性能及其应用？师： 课后作业1.2.3.4.5做在作业本明天早上交 . 学 生 回答，完成课 后 作业回顾、复习、加深印象、巩固精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 课堂教学流程图应用媒体教学活动学生自主活动判断教学反思1.本节教学内容安排了三个板块，循序渐进，逐步深入，便于学生理解，注重培养学生总结、推理能力。2.本节教学需要改进的是：加强案例的生动性；注重学生知识的欠缺；注重对学生思维的发现和调动；注意对学生讨论问题方法的引导。PPT 从实际切削现象分析，引出课题PPT对 刀 具 材 料 要 求学生自 己总 结刀具性能 指标教师总 结刀 具材料性 能指 标完 成？否PPT常 见 刀具材 料学生独立 分析各刀具 材料 用途教师 总结各刀具 材料用 途是完成 ？是PPT 小结、复习学习内容PPT布置 作 业否精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 13 页，共 13 页 - - - - - - - - - -