金属切削原理与刀具教案(1).pdf

授课时间 第 1 周 第 节课 年 月 日 课次 1 授课方式（请打）理论课（）讨论课（）实践课（）习题课（）其 他（）课时安排 2 授课题目（教学章、节或主题）：项目一 金属切削加工的基本知识 知识点 1 切削运动 知识点 2 切削要素 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：目的：1、了解切削运动的概念；2、掌握切削用量三要素及其计算方法；3、熟悉切削层参数的基本要素。要求：熟练应用切削三要素 教学内容重点及难点：重点：切削运动 难点：切削用量三要素 教 具 多媒体 作业 1.思考题 2.课后小结 教 学 基 本 内 容 方法及手段 金属切削加工的基本知识 一、切削运动 1概念 在机床上切削工件，工件与刀具之间要有相对运动，这个相对运动称为切削运动。金属切削加工的形式虽然有多种，但它们在切削运动、切削用量、切削刀具及切削过程中产生的物理现象有着共同规律。这些规律揭示了金属切削加工的实质，是学习和研究各种加工方法，合理选择刀具及其切削部分几何参数和切削用量，充分发挥刀具切削效能，保证加工质量，提高机械加工生产率的理论基础。2外圆的母线沿直导线运动时就形成了工件上的外圆表面，故工件的旋转运动和车刀的纵向直线运动就是车削外圆时的切削运动。教 学 基 本 内 容 二、切削运动 1.主运动 主运动是使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本运动。主运动的速度最高，所消耗的功率也最大。换句话说，主运动就是从工件上切除金属所必须的运动。在切削运动中，主运动只有一个。2.进给运动 进给运动是不断地把被切削层投入切削，以逐渐切削出整个表面的运动。进给运动一般速度较低，消耗的功率较少，可由一个或多个运动组成，可以是连续的，也可以是间断的。3.三种表面 待加工表面 待加工表面是指即将切去的表面。已加工表面 已加工表面是指切削后得到的表面。过渡表面 过渡表面是指正在被切削的表面 4.切削用量三要素 教 学 基 本 内 容 方法及手段 切削速度 进给量 f 背吃刀量 5.切削用量的选择 处理好效率与精度的关系是选择切削用量的关键所在。切削用量总的选择原则是：粗加工以效率为主，精加工以精度为主。一般顺序为：先选择背吃刀量，再选择进给量，最后选择切削速度。6.切削层参数 1.切削层公称横截面积 2.切削层公称宽度 3.切削层公称厚度 参考资料：金属切削原理与刀具戴乃昌 聂辉文 备注：注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。授课时间 第 1 周 第 节课 年 月 日 课次 2 授课方式（请打）理论课（）讨论课（）实践课（）习题课（）其 他（）课时安排 2 授课题目（教学章、节或主题）：项目一 金属切削刀具的基本知识 知识点 1 刀具材料 知识点 2 刀具的组成和结构 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：目的：1了解刀具材料应具备的性能；2能够根据加工实际选用刀具材料；3熟悉刀具的组成及结构；要求：掌握刀具的几何角度和工作角度。教学内容重点及难点：重点：能够根据加工实际选用刀具材料 难点：刀具的几何角度和工作角度 教 具 多媒体 作业 思考题 课后小结 教 学 基 本 内 容 方法及手段 金属切削加工的基本知识 一、刀具材料 金属切削刀具是用于从工件表面上切除多余金属层的带刃工具，是完成零件切削加工的重要组成部分，刀具切削性能的优劣将直接影响切削加工的生产率、质量和成本。刀具标准可参照：GB/T 2010。选择刀具材料时，很难找到各方面的性能都是最佳的刀具材料，因为其性能之间是相互制约的，所以只能根据工艺需要保证主要需求的性能。1.高硬度和高耐磨性 2.足够的强度与冲击韧性 3.高耐热性 4.好的导热性和小的膨胀系数 5.良好的工艺性和经济性 教 学 基 本 内 容 刀具材料的种类及其选择 1.低速切削时的刀具材料 部分刀具常用工具钢 2.高速切削时的刀具材料 1）P 类硬质合金 主要用于加工长切屑的黑色金属，用蓝色（包括 P01P50)作为标志。2）K 类硬质合金 主要用于加工短切屑的黑色金属、有色金属和非金属材料，用红色（包括 K10K40）作为标志。3）M 类硬质合金 主要用于加工黑色金属和有色金属，用黄色作为标志，又称为通用硬质合金。3.其他刀具材料 1.陶瓷刀具材料 2.人造金刚石 3.立方氮化硼 二、刀具的组成和结构 教 学 基 本 内 容 方法及手段 刀面 1.前刀面 2.后刀面 切削刃 1.主切削刃 2.副切削刃 刀尖 刀尖是指主切削刃与副切削刃的交点或主切削刃与副切削刃间的过渡弧（也 称 为 过 渡 刃）。刀 尖 的 类 型 主 要 有 切 削 刃 交 点、圆 弧 刀尖、倒棱刀尖等。参考资料：金属切削原理与刀具戴乃昌 聂辉文主编 备注：注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。授课时间 第 2 周 第 节课 年 月 日 课次 3 授课方式（请打）理论课（）讨论课（）实践课（）习题课（）其 他（）课时安排 2 授课题目（教学章、节或主题）：项目一 金属切削刀具的基本知识 知识点 3 刀具的几何角度 知识点 4 刀具的工作角度 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：目的：1了解刀具材料应具备的性能；2能够根据加工实际选用刀具材料；3熟悉刀具的组成及结构；要求：刀具的几何角度和工作角度。教学内容重点及难点：重点：能够根据加工实际选用刀具材料 难点：刀具的几何角度和工作角度 教 具 多媒体 作业 思考题 1.2.课后小结 教 学 基 本 内 容 方法及手段 金属切削加工的基本知识 三、刀具的几何角度 1、刀具角度参考系 基面 通过切削刃上某选定点，与假定的主运动方向垂直的平面称为基面，用符号 Pr 表示。切削平面 通过切削刃上某选定点，包含主切削刃或与主切削刃相切并垂直于基面 Pr 的平面称为切削平面，用符号 Ps 表示。正交平面 通过切削刃上某选定点，同时垂直于基面 Pr 与切削平面 Ps 的平面称为正交平面，用符号 Po。教 学 基 本 内 容 2、刀具的标注角度 前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角、副后角、楔角、刀尖角 上述八个角度中，前六个为刀具的基本角度，其余均为派生角度。刀具角度的换算 法平面与正交平面内前、后角的关系 法向前角与前角的关系为：法向后角和后角的关系为：教 学 基 本 内 容 方法及手段 2.任意平面与正交平面内前、后角的关系 四、刀具的工作角度 刀具工作角度的含义 刀具工作角度是刀具在工作时的实际切削角度，即在考虑刀具的具体安装情况和运动影响的条件下而确定的角度。进给量对刀具工作角度的影响 当考虑横向进给运动后，切削刃上选定点相对于工件的运动轨迹，是主运动和横向进给运动的合成运动轨迹，为阿基米德螺旋线。其合成运动方向为过切削刃上选定点的阿基米德螺旋线的切线方向。结果引起了切断刀的角度变化。刀具安装位置对其工作角度的影响 1.刀具安装高低的影响 2.刀杆轴线与进给运动方向不垂直的影响 参考资料：金属切削原理与刀具戴乃昌 聂辉文主编 备注：注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。授课时间 第 2 周 第 节课 年 月 日 课次 4 授课方式（请打）理论课（）讨论课（）实践课（）习题课（）其 他（）课时安排 2 授课题目（教学章、节或主题）：项目一 金属切削加工中主要现象与规律 知识点 1 切屑变形与切屑形成过程 知识点 2 切削力 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：目的：1熟悉切屑变形与切屑形成过程；2了解影响切屑变形的主要因素；3掌握切削力及切削效率的计算；要求：切削温度的测量方法以及切削温度对切削过程的影响；教学内容重点及难点：重点：影响切屑变形的主要因素 难点：切削力及切削效率的计算 教 具 多媒体 作业 思考题 课后小结 教 学 基 本 内 容 方法及手段 金属切削加工中主要现象和规律 一、金属切削过程的变形 1 金属切削加工时，刀具通过切削运动从工件上切下多余的金属层（切削层）形成切屑，获得需要的已加工表面。在切削加工的整个过程中，刀具与工件之间始终存在着切除和反切除这一对矛盾，由此产生了一系列的加工现象。本单元将从加工现象出发来认识切削加工的本质和规律，以帮助大家更合理地使用刀具和机床，保证切削加工质量，减少 能量消耗，提高生产效率。2切屑是金属切削过程中切削层金属经过刀具的作用而形成的，金属切削过程的一切物理变化和化学变化都是因为形成切屑而引起的。金属切削过程变形区的划分 教 学 基 本 内 容 3切屑的形成过程 切屑是被切材料受到刀具前刀面的推挤，沿着某一斜面剪切滑移形成的。金属切削过程是切削层金属受到刀具前刀面的挤压后，产生以剪切滑移为主的塑性变形而形成切屑的过程。4切屑的形态 带状切屑、节状切屑、粒状切屑、崩碎切屑 5切屑变形程度的度量和计算 切屑变形系数、相对滑移 6影响切屑变形的主要因素 工件材料的影响 工件材料的强（硬）度越高，刀具前刀面上的法向应力越大，摩擦系数 越小，剪切角 越大，切屑变形越小。刀具几何参数的影响 刀具几何参数中影响切屑变形最大的是刀具前角 o。刀具前角 o 越大，剪切角 就越大，切屑变形越小。这是刀具前角o 对切屑变形的直接影响。切削用量的影响 教 学 基 本 内 容 方法及手段 1）切削速度的影响 2）进给量的影响 3）背吃刀量的影响 二、切削力 1切削力的来源 金属切削时，刀具切入工件使切削层金属转变成切屑所需要的力称为切削力。2总切削力、分力和切削功率 1）切削力 切削力 Fc 作用于切削平 面内，即切削刃上选定点的切削速度方向上，消耗机床的主要功率，是计算切削功率，选取机床电动机功率和设计机床主传动机构的依据。2）背向力 背向力 Fp 作用于基面内，与吃刀方向一致，它能使工件产生变形，是校验机床主轴在水平面内刚度及相应零部件强度的依据。3）进给力 进给力又称为轴向力，是进给方向的分力 切削功率 切削过程中，各分力消耗功率的总和称为切削功率，用符号Pc 表示，单位为 kW。车削时，由于背面力和进给力消耗的功率很小，可忽略不计，因而主运动消耗的功率即为总的切削功率，即：影响切削力的主要因素 参考资料：金属切削原理与刀具戴乃昌 聂辉文主编 备注：注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。授课时间 第 3 周 第 节课 年 月 日 课次 5 授课方式（请打）理论课（）讨论课（）实践课（）习题课（）其 他（）课时安排 2 授课题目（教学章、节或主题）：项目一 金属切削加工中主要现象与规律 知识点 3 切削热与切削温度 知识点 4 刀具磨损与刀具耐用度 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：目的：1熟悉切削温度的测量方法以及切削温度对切削过程的影响；2了解刀具磨损的原因和形式；3能够正确选用刀具耐用度。要求：教学内容重点及难点：重点：刀具磨损的原因和形式 难点：能够正确选用刀具耐用度 教 具 多媒体 作业 思考题 1.2.课后小结 教 学 基 本 内 容 方法及手段 金属切削加工中主要现象和规律 三、切削热的产生和传出 1切削热的产生 金属塑性变形的能量 全部转变为热能而散失。在金属切削过程中工件上有三个塑性变形区，每个塑性变形区都是一个热源。因此，切削时共有三个热源。教 学 基 本 内 容 2切削热的传出 切屑、工件和刀具中切削热的分布 切削热传入对象 切屑 工件 刀具 周围介质 车削 50%86%3%9%10%40%1%钻削 28%5%3影响切削温度的主要因素 1)工件材料的影响 2)刀具几何参数的影响 3)切削用量的影响 4)刀具磨损和切削液的影响 4.切削温度对切削过程的影响 1).对工件材料机械性能的影响。2)对刀具材料的影响。3)对工件尺寸精度的影响。4)切削温度自动控制切削速度或进给量。4.刀具磨损与刀具耐用度 教 学 基 本 内 容 方法及手段（3）切屑、工件和刀具接触面的温度很高。硬质点磨损、黏结磨损、化学磨损、扩散磨损 5 刀具磨损过程与磨钝标准 随着切削时间的延长，刀具后刀面磨损量 VB（或前刀面月牙洼磨损量KT）随之增加。如图所示为典型的刀具磨损曲线，其磨损过程分为初期磨损阶段、正常磨损阶段和急剧磨损阶段。初期磨损阶段 因为新刃磨的刀具切削刃较锋利，其后刀面与加工表面接触面很小，压应力较大，加之新刃磨的刀具的后面存在着微观不平等缺陷，所以，这一阶段的磨损很快。正常磨损阶段 经过初期磨损后。刀具的粗糙不平表面已经被磨平，刀具进入正常磨损阶段 急剧磨损阶段 刀具经过正常磨损阶段后，切削刃变钝，切削力、切削温度迅速升高，磨损速度急剧增加，以致刀具损坏而失去切削能力。刀具磨损到一定限度就不能继续使用，否则将降低工件的尺寸精度和表面质量，这个磨损限度称为磨钝标准。6刀具耐用度 一把新刀从开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止总的切削时间，或者说是刀具两次刃磨之间总的切削时间称为 刀具耐用度，用符号 T 表 参考资料：金属切削原理与刀具戴乃昌 聂辉文主编 备注：注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。授课时间 第 3 周 第 节课 年 月 日 课次 6 授课方式（请打）理论课（）讨论课（）实践课（）习题课（）其 他（）课时安排 2 授课题目（教学章、节或主题）：项目一 金属切削加工质量与刀具几何参数的选择 知识点 1 切屑控制 知识点 2 工件材料的切削加工性 知识点 3 切削液的选择 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：目的：1了解切屑的分类以及断屑的主要措施；2熟悉工件材料的切削加工性及其衡量指标；3掌握切削液的选择和使用 要求：了解工件材料加工性的影响因素；教学内容重点及难点：重点：工件材料的切削加工性及其衡量指标 难点：工件材料加工性的影响因素 教 具 多媒体 作业 思考题 1.2.课后小结 教 学 基 本 内 容 方法及手段 一、切屑的分类 教 学 基 本 内 容 教 学 基 本 内 容 方法及手段 钢的切削加工性。2）对铸铁切削加工性的影响 按金相组织的不同铸铁可分为白口铁、马口铁、灰铸铁和球墨铸铁。它们的硬度依次递减，塑性依次增高，切削加工性依次递增。九、切削液的作用机理 1.切削液的冷却作用 2.切削液的润滑作用 3.切削液的清洗作用 4.切削液的防锈作用 十、切削液和添加剂的分类 1.切削液的分类 1）水溶液 2）切削油 3）乳化液 2.添加剂的分类 1）油性添加剂 2）极压添加剂 3）表面活性剂极压添加剂 参考资料：金属切削原理与刀具戴乃昌 聂辉文主编 备注：注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。授课时间 第 4 周 第 节课 年 月 日 课次 7 授课方式（请打）理论课（）讨论课（）实践课（）习题课（）其 他（）课时安排 2 授课题目（教学章、节或主题）：项目一 金属切削加工质量与刀具几何参数的选择 知识点 3 切削液的选择 知识点 4 已加工表面质量 知识点 5 刀具几何参数的合理选择 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：目的：1熟悉表面粗糙度及其评定指标 2能够在加工过程中提高加工表面质量 要求：加工中的表面粗超度及表面质量的确定 教学内容重点及难点：重点：表面粗糙度及其评定指标 难点：加工过程中提高加工表面质量 教 具 多媒体 作业 思考题 1.2.课后小结 教 学 基 本 内 容 方法及手段 一、切削液的选择和使用 1.切削液的合理选择 1）粗加工时切削液的选用 粗加工时切削用量较大，产生大量的切削热，容易导致高速钢刀具迅速磨损。这时宜选用以冷却性能为主的切削液（如 3%5%的乳化液），以降低切削温度。2）精加工时切削液的选用 精加工以减小工件表面粗糙度和提高机床的响应速度为目的，因此，应选用润滑性能好的切削液。3）切削难加工材料时切削液的选用 切削高强度钢、高温合金等材料时，由于材料中所含的硬质点多、导热系数小，加工均处于高温高压的边界润滑状态，因此，宜选用润滑和冷却性均好的极压切削油或极压乳化液。教 学 基 本 内 容 4）磨削加工中切削液的选用 磨削的速度高、温度高，热应力会使零件变形，甚至产生表面裂纹，且磨削产生的细碎屑会划伤已加工表面。所以宜选用冷却、清洗性能好的水溶液或普通乳化液。但磨削难加工材料时，宜选用润滑性能好的极压乳化液和极压切削油。5）封闭或半封闭排屑加工时切削液的选用 钻削、攻丝、铰孔和拉削等加工的排屑方式为封闭或半封闭状态，刀具导向与校正部分与已加工表面摩擦严重，宜选用乳化液、极压乳化液和极压切削油，以降低切削温度，减小切削力。2.切削液的使用方法 浇注法 高压冷却法 喷雾冷却法 二、已加工表面粗糙度 1.理论粗糙度 理论粗糙度是刀具几何形状和切削运动引起的表面不平度。生产中，如果条件比较理想，加工后表面实际粗糙度接近于理论粗糙度。2.实际粗糙度 实际粗糙度是切削过程中出现的非正常原因造成的表面不平度。其中包括积屑瘤影响、加工振动影响和鳞刺影响。减小表面粗糙度的途径 教 学 基 本 内 容 方法及手段 后角、副后角和主后刀面的选择 1.后角的选择 1）后角的功用（1）增大后角，可减小加工表面上的弹性恢复层与后刀面的接触长度，从而减小后刀面的摩擦与磨损。（2）当后刀面磨损量VB 相同时，若后角大的刀具达到磨钝标准，则刀具上磨去的金属体积较大，从而增大刀具径向磨损量 NB，将影响工件尺寸精度。2）后角的选择原则（1）精加工时，切削厚度较小，宜选用较大的后角；粗加工时，切削厚度较大，宜选用较小的后角。（2）加工塑性好、韧性大的工件材料时容易产生加工硬化，为了减少后刀面磨损，宜选用较大的后角。（3）当工艺系统刚性差，易出现振动时，宜选用较小的后角，以增大后刀面与加工表面的接触面积，增强刀具的阻尼作用。（4）对尺寸精度要求较高的刀具（如圆孔拉刀、铰刀），宜选用较小的后角。参考资料：金属切削原理与刀具戴乃昌 聂辉文主编 备注：注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。授课时间 第 4 周 第 节课 年 月 日 课次 8 授课方式（请打）理论课（）讨论课（）实践课（）习题课（）其 他（）课时安排 2 授课题目（教学章、节或主题）：项目一 金属切削加工质量与刀具几何参数的选择 知识点 5 刀具几何参数的合理选择 知识点 6 切削用量的合理选择 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：目的：1掌握刀具几何参数和切削用量的选择原则 2能够在加工过程中提高加工表面质量 要求：刀具几何参数和切削用量的合理选择 教学内容重点及难点：重点：加工过程中提高加工表面质量 难点：切削用量的合理选择 教 具 多媒体 作业 思考题 1.2.课后小结 教 学 基 本 内 容 方法及手段 三、主偏角和副偏角的选择 1.主偏角和副偏角的功用 1）影响切削加工残留面积高度 2）影响切削层尺寸、刀尖强度及断屑效果 3）影响各切削分力比值 2.主偏角的选择 1）当工艺系统刚度足够时，宜选用较小的主偏角，以提高刀具耐用度和加工表面质量；当工艺系统刚度较差时，宜选用较大的主偏角，以减小背向力，避免切削过程中产生振动。2）加工很硬的材料（如冷硬铸铁、淬硬 铜），宜选用较小的主偏角，以减轻单位长度切削刃上的负荷，改善刀尖散热条件，提高刀具耐用度。3）考虑工件形状和具体条件。教 学 基 本 内 容 四、过渡刃的选择 1.直线过渡刃 2.圆弧过渡刃 五、刃倾角的选择 1.刃倾角的功用（1）影响切屑的流出方向。（2）影响刀尖强度及断续切削时切削刃上受冲击的位置。（3）影响切削刃锋利程度，具有斜角切削特点。（4）影响切削分力间的比值。（5）影响切削刃实际工作长度。2.刃倾角的选择及其参考值 1）主要根据加工性质来选取。2）当工艺系统刚性不足时，不宜采用负刃倾角。3）对于脆性大的刀具材料，为了保证其切削刃强度，不宜选用正刃倾角。4）当加工高硬度材料时，宜选用负刃倾角 六、切削用量的选择原则 教 学 基 本 内 容 方法及手段 合理的切削用量，是指充分利用刀具和机床的性能，在保证加工质量的前提下，获得高的生产效率和低的加工成本的切削用量三要素的最佳组合。切削用量三要素虽然对加工质量、刀具耐用度和生产效率均有直接影响，但影响程度却不相同，且它们之间又是互相联系、互相制约的，不可能都选择得很大。1.切削用量合理选择的方法 1）计算法 2）查表法 3）图解法 2.粗加工切削用量的选择 背吃刀量、进给量、切校验机床输出功率、削速度 3.半精加工和精加工切削用量的选择 1）背吃刀量 半精加工和精加工的加工余量均较小，因此，可采用一次走刀切除加工余量，即：ap =A。2）进给量 半精加工和精加工的背吃刀量 ap 较小，产生的切削力也较小，所以选取进给量 f 时不必考虑对加工工艺系统的强度和刚性影响。3）切削速度 半精加工和精加工的切削速度 vc 也是受刀具耐用度 T 的限制，因 参考资料：金属切削原理与刀具戴乃昌 聂辉文主编 备注：注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。授课时间 第 5 周 第 节课 年 月 日 课次 9 授课方式（请打）理论课（）讨论课（）实践课（）习题课（）其 他（）课时安排 2 授课题目（教学章、节或主题）：项目一 车刀 知识点 1 焊接式车刀 知识点 2 机夹式车刀 知识点 3 可转位车刀 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：目的：1熟悉焊接式车刀的结构及选用；2了解机夹式车刀的夹固方式；要求：常用车刀的选择 教学内容重点及难点：重点：焊接式车刀的结构及选用；难点：机夹式车刀的夹固方式 教 具 多媒体 作业 思考题 1.2.课后小结 教 学 基 本 内 容 方法及手段 在金属切削加工中，车削是应用最广的加工方法之一。车刀可以用来加工外圆、内孔和端面等，也可以用来切槽或做切断工作。车刀是应用最广的一种单刃刀具，也是学习、分析其他各类刀具的基础。车刀按结构可分为整体车刀、焊接车刀、焊接装配车刀、成形车刀、机械夹固重磨式车刀和可转位车刀。一、焊接式车刀 1、硬质合金焊接刀片的型号及选用 硬质合金焊接刀片分为 A、B、C、D、E 五类。刀片型号由一个字母和一个或两个数字组成。字母表示刀片形状，数字代表刀片主要尺寸。硬质合金焊接车刀各种型号刀片的主要用途为：A型用于90外圆车刀、端面车刀等，B 型用于直头外圆车刀、端面车刀、镗孔刀等，C 型用于直头外圆镗孔刀、弯头外圆镗孔刀、宽刃刀等，D 型用于切断刀、切槽刀等，E 型用于螺纹车刀。教 学 基 本 内 容 2、常用焊接式车刀的形状 1）刀杆外形及尺寸的确定 常用焊接式车刀刀杆断面形状为矩形或方形，一般选矩形。刀杆高度 H 按机床中心高选择。当矩形刀杆高度尺寸受限制时，可加宽为方形，以提高焊接式车刀的刚性。2）刀槽的形式及结构 二、机夹式车刀 机夹式车刀又称为机械夹固重磨式车刀，是用机械夹固的方法将刀片固定在刀杆上，由刀杆、刀片和夹紧机构等组成。优点：刀片不经高温焊接，刀杆可以多次重复使用，刀片用钝后可多次刃磨 是在使用过程中仍需刃磨，不能完全避免由于刃磨而引起的热裂纹，其切削性能仍取决于工人刃磨的技术水平，刀杆制造复杂。三、可转位车刀 可转位车刀是将可转位刀片用机械夹固的方法装夹在特制刀杆上的一种车刀。它由刀杆及刀柄、刀垫、刀片、螺钉等组成。可转位车刀的特点及应用 可转位刀片成为独立的功能元件，更利于根据加工对象选择各种材料的刀片。刀片材料采用硬质合金，也可采用陶瓷多晶立方氮化硼或多晶金刚石，其切削性能得到了扩展和提高。教 学 基 本 内 容 方法及手段 可转位刀片的型号 可转位刀片是可转位车刀的切削部分，也是可转位车刀最关键的零件，其结构设计、几何尺寸、制造精度的确定及选用等都要根据可转位车刀 的类型及使用的具体要求来进行。可转位刀片的夹紧结构（1）可转位刀片定位准确，使得其转位或更换方便、迅速。（2）可转位刀片夹紧力方向应尽可能与切削力方向一致，并应将其可（3）转位刀片夹紧力不宜过大，且应均匀分布，以免压碎刀片。（4）可转位刀片夹紧机构应力求紧凑，尽可能无外露件，以利于切可（5）转位刀片的制造工艺性好。上压式夹紧结构 杠杆式夹紧结构 楔块式夹紧结构 偏心式夹紧结构 综合式夹紧结构 可转位刀片的夹紧结构 参考资料：金属切削原理与刀具戴乃昌 聂辉文主编 备注：注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。授课时间 第 5 周 第 节课 年 月 日 课次 10 授课方式（请打）理论课（）讨论课（）实践课（）习题课（）其 他（）课时安排 2 授课题目（教学章、节或主题）：项目一 车刀 知识点 4 成形车刀 知识点 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：目的：1掌握成形车刀的廓形设计；2了解机夹式车刀的夹固方式；要求：常用车刀的选择 教学内容重点及难点：重点：成形车刀的廓形设计；难点：机夹式车刀的夹固方式 教 具 多媒体 作业 思考题 1.2.课后小结 教 学 基 本 内 容 方法及手段 一、成形车刀的分类 1、按结构和形状分类 1）平体成形车刀 2）棱体成形车刀 3）圆体成形车刀 平体成形车刀 教 学 基 本 内 容 棱体成形车刀 圆体成形车刀 2.按进给方向分类 1）径向成形车刀 2）切向成形车刀 二、成形车刀的前角和后角 成形车刀切削刃形状较复杂，为了便于设计、制造和重磨，一般规定成形车刀的前角和后角均在假定进给平面内表示，并以此加工工件上半径最小处的切削刃上点（称为基准点）的基面与前刀面的夹角 f，切削平面与后刀面的夹角 f，分别被定义为成形车刀的前角和后角，又称为成形车刀的名义前角和名义后角。三、成形车刀的廓形设计 1.廓形设计前的准备工作 （1）确定成形车刀廓形的组成点 （2）画出工件的主视图和俯视图，将工件上最小半径圆与水平轴线的交点作为基准点（当不考虑附加切削刃时），并依次标出其余组成点。（3）确定成形车刀的前角 f 和后角 f，对圆体成形车刀还须确定外径 R1。2.廓形设计的作图法 1）棱体成形车刀的作图法 2）圆体成形车刀的作图法 3.廓形设计的计算法 教 学 基 本 内 容 方法及手段 1）棱体成形车刀廓形设计的计算 2）圆体成形车刀廓形设计的计算 参考资料：金属切削原理与刀具戴乃昌 聂辉文主编 备注：注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。授课时间 第 6 周 第 节课 年 月 日 课次 11 授课方式（请打）理论课（）讨论课（）实践课（）习题课（）其 他（）课时安排 2 授课题目（教学章、节或主题）：项目一 孔加工刀具 知识点 1 麻花钻 知识点 2 深孔钻 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：目的：1熟悉麻花钻的结构和几何参数；2了解深孔钻的分类及其结构特点；要求：常用孔加工刀具的选择 教学内容重点及难点：重点：成形车刀的廓形设计；难点：机夹式车刀的夹固方式 教 具 多媒体 作业 思考题 1.2.课后小结 教 学 基 本 内 容 方法及手段 孔加工刀具是切削加工中使用最早的刀具之一，也是目前应用很广泛的一种刀具。孔加工在金属切削加工中占有重要地位，约占机械加工量的 1/3。其中，钻孔约占 22%25%，其余孔加工约占 11%13%。由于孔加工条件苛刻的缘故，孔加工刀具的技术发展要比车刀和铣刀迟缓一些，许多机械加工部门至今仍采用高速钢麻花钻。近些年来，中、小批量生产越来越要求生产的高效率、自动化以及加工中心的飞跃发展与普及，这在一定程度上促进了孔加工刀具技术的发展。一、麻花钻的结构 1.柄部 2.颈部 3.工作部分 二、麻花钻的几何参数 1.螺旋角 2.顶角、主偏角和端面刃倾角 教 学 基 本 内 容 3.前角 4.后角 5.副偏角和副后角 6.横刃角度 三、深孔加工的特点 深孔加工的特殊性 1、孔的深度与直径之比较大（一般大于 10），钻杆细长，刚性差，工作时容易产生偏斜和振动，因此，孔的精度及表面质量难以控制。2、切屑多而排屑通道长，若断屑不好，排屑不畅，则可能由于切屑堵塞而导致钻头损坏，无法保证孔的加工质量。3、深孔钻是在近似封闭的状况下工作的，由于时间较长，热量大且不易散出，因而其钻头极易磨损。四、深孔钻的分类及其结构特点 1.外排屑深孔钻 1）外排屑深孔钻的结构 教 学 基 本 内 容 方法及手段 2）外排屑深孔钻的工作原理 五、深孔钻的分类及其结构特点（1）由于外排屑深孔钻的外刃偏角略大于内刃偏角，因而使外刃所受的径向力略大于内刃所受的径向力，这样使钻头的支承面始终紧贴于孔壁。（2）由于切削液进出路分开，使切削液在高压下不受干扰，容易到 达切削区，较好地解决了钻深孔时的冷却、润滑问题。（3）3）钻尖具有偏心量 e，切削时可起分屑作用，使得切屑变窄，切削液将切屑冲出，便于排屑。2.内排屑深孔钻 1）内排屑深孔钻的结构 内排屑深孔钻一般由钻头和钻杆采用螺纹连接而成，以错齿的结构较为典型。2）内排屑深孔钻的工作原理 3）内排屑深孔钻的特点 参考资料：金属切削原理与刀具戴乃昌 聂辉文主编 备注：注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。授课时间 第 6 周 第 节课 年 月 日 课次 12 授课方式（请打）理论课（）讨论课（）实践课（）习题课（）其 他（）课时安排 2 授课题目（教学章、节或主题）：项目一 孔加工刀具 知识点 3 铰刀 知识点 4 镗刀 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：目的：1熟悉铰刀的结构参数和几何参数；2了解单刃镗刀、双刃镗刀和多刃镗刀的结构特点；要求：常用孔加工刀具的选择 教学内容重点及难点：重点：铰刀的结构参数和几何参数；难点：单刃镗刀、双刃镗刀和多刃镗刀的结构特点 教 具 多媒体 作业 思考题 1.2.课后小结 教 学 基 本 内 容 方法及手段 二、铰削特点 1、铰削精度高、2、铰削效率高 3、适应性差 三、铰刀的结构参数和几何参数 1.铰刀的结构 2.铰刀的结构参数 1）铰刀直径及其公差 2）齿数及齿槽形式 3.铰刀的几何参数 1）前角 2）后角 3）切削锥角 4）刃倾角 四、单刃镗刀 双刃镗刀 1.固定式镗刀 教 学 基 本 内 容 方法及手段 2.浮动式镗刀 3.多刃镗刀 参考资料：金属切削原理与刀具戴乃昌 聂辉文主编 备注：注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。授课时间 第 7 周 第 节课 年 月 日 课次 13 授课方式（请打）理论课（）讨论课（）实践课（）习题课（）其 他（）课时安排 2 授课题目（教学章、节或主题）：项目一 铣刀 知识点 1 铣刀的几何参数 知识点 2 铣削方式 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：目的：1掌握铣刀几何参数的功用；2掌握铣削用量及其计算；要求：能够合理选择铣刀几何角度和铣削用量 教学内容重点及难点：重点：铣刀几何参数的功用；难点：铣削用量及其计算 教 具 多媒体 作业 思考题 1.2.课后小结 教 学 基 本 内 容 方法及手段 铣削是应用非常广泛的一种切削加工方法，不仅可以加工平面、台阶面、沟槽，还可以加工螺纹、花键、齿轮及其他成形表面。铣刀又是一种多刃刀具，其铣削速度较高且无空行程。一、铣刀的标注角度参考系 教 学 基 本 内 容 二、铣刀的几何角度 1.圆柱形铣刀的几何角度 1）螺旋角 2）法向前角和端面前角 3）法向后角和端面后角 2.端铣刀的几何角度 3.铣刀几何角度的合理选择 1）前角 2）后角 3）主偏角和副偏角 4）刃倾角 三、铣削方式 教 学 基 本 内 容 方法及手段 1、周铣 周铣是指利用分布在铣刀圆柱面上的切削刃来形成平面（或表面）的铣削方法。周铣又分为两种铣削方式，即逆铣和顺铣。2、端铣 1）端铣时每齿切下的切削层厚度变化较小，因此，铣削力变化较小；周铣时每齿切下的切削层厚度变化较大，因此，铣削力波动较大。2）端铣时同时参加铣削的齿数较多，铣削过程较平稳。3）端铣时，由于主切削刃起切除作用，过渡刃和副切削刃起修光作用，故加工表面质量较好；周铣时，仅由主切削刃形成已加工表面，故加工表面质量较差。4）端铣刀便于采用机夹硬质合金刀片，主轴刚性较好，可进行高速铣削。参考资料：金属切削原理与刀具戴乃昌 聂辉文主编 备注：注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。授课时间 第 7 周 第 节课 年 月 日 课次 14 授课方式（请打）理论课（）讨论课（）实践课（）习题课（）其 他（）课时安排 2 授课题目（教学章、节或主题）：项目一 铣刀 知识点 3 铣削用量和铣削层参数 知识点 4 铣削 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：目的：1能够合理选择铣刀几何角度和铣削用量；2熟悉铣削力和铣削功率；要求：能够合理选择铣刀几何角度和铣削用量 教学内容重点及难点：重点：铣刀几何参数的功用；难点：铣削用量及其计算 教 具 多媒体 作业 思考题 1.2.课后小结 教 学 基 本 内 容 方法及手段 二、铣削层参数 1.切削层厚度 2.切削层宽度 3.切削层横截面积 三、铣削力的基本概念 铣削力是铣削时总铣削力在主运动方向上的分力，即为作用于铣刀切线方向上消耗机床主要功率的力。垂直铣削力是铣削时总铣削力在垂直于主运动方向上的分力，即为作用于铣刀半径方向上，能引起刀杆弯曲变形的力。轴向力作用于主轴方向上，且与刀齿所受轴向抗力大小相等、方向相反。四、铣削力经验公式 铣削功率 Pc 为铣削时所消耗的功率。铣削功率Pc 的单位是 kW，其计算公式为：教 学 基 本 内 容 五、常用尖齿铣刀的结构和应用 1.圆柱形铣刀 2.三面刃铣刀 直齿三面刃铣刀 错齿三面刃铣刀 镶齿三面刃铣刀 尖齿铣刀的主要结构及参数 圆周齿前面与端齿前面连接成一个平面，可一次铣成和刃磨，使工序简化。圆周齿和端齿均留有凸起刃带，以便于刃磨和保证刃宽的一致性。齿数略有减少，端齿长度略有缩短，减少了端齿的摩擦有利于提高加工表面光洁度。3.立铣刀 4.键槽铣刀 改进尖齿铣刀切削条件的主要途径 1）增大刀齿螺旋角 教 学 基 本 内 容 方法及手段 2）采用分屑措施 3）增大容屑空间和提高刀齿强度 4）用硬质合金代替高速钢 5）立铣刀直柄化 六、铲齿成形铣刀 成形铣刀是具有成形切削刃的铣刀，它与成形车刀相同之处是刀具切削刃的廓形都要根据工件廓形设计。按照齿背的加工方法及重磨方法的不同，成形铣刀可分为尖齿成形铣刀和铲齿成形铣刀。铲齿成形铣刀刀齿的要求 铲齿成形铣刀刀齿的前刀面，多取为轴向平面，即前角 f 为 0。这种成形铣刀的设计、制造、检验都比较简单，刃磨比较方便。铲齿成形铣刀的齿背曲线 铲齿成形铣刀通过切削刃上最大半径的一点作垂直于铲齿成形铣刀轴线的剖面，剖面与齿背表面的交线称为铲齿成形铣刀的齿背曲线。铲齿成形铣刀的铲齿过程 铲齿成形铣刀的铲削量与后角 参考资料：金属切削原理与刀具戴乃昌 聂辉文主编 备注：注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。授课时间 第 8 周 第 节课 年 月 日 课次 15 授课方式（请打）理论课（）讨论课（）实践课（）习题课（）其 他（）课时安排 2 授课题目（教学章、节或主题）：项目一 拉刀 知识点 1 拉刀的种类和用途 知识点 2 拉刀的结构与拉削方式 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：目的：1了解拉刀的种类和用途；2熟悉拉刀的结构；要求：各拉削方式的特点 教学内容重点及难点：重点：拉刀的结构；难点：各拉削方式的特点 教 具 多媒体 作业 思考题 1.2.课后小结 教 学 基 本 内 容 方法及手段 拉刀是一种多齿刀具，它的刀体上有许多排刀齿，并且刀齿尺寸是逐渐增加的。它除了具有切削部分外，还能保证拉削后的工件获得较高光洁度与准确度的加工表面。一、拉刀的分类 1.按加工表面分类 1）内拉刀 2）外拉刀 教 学 基 本 内 容 2.按结构分类 1）整体拉刀 2）焊齿拉刀 3）装配拉刀 4）镶齿拉刀 二、拉刀的结构 1.前柄 2.颈部 3.过渡锥 4.前导部 5.切削齿 6.校准齿 7.后导部 8.后柄 三、拉削特点（