《机械制造技术基础》授课教案.docx

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1、课程教学实施计划时划 学计总学时理论学时多媒体教学学时习题课实验学时56565660用材 使教名称出版社出版时间获奖情况机械制造技术基础（第三 版）机械工业出版社2009. 6“十一五”国家级规划 教材，面向二十一世纪 课程教材教 学 要 求通过本课程的教学，应使学生了解和掌握机械制造技术的有关基本理论、基本知识和基本技 能，为后续课程学习打下良好的基础。1 .以金属切削理论为基础，要求掌握金属切削的基本原理和基本知识，并有根据具体情况合 理选择加工方法（机床、刀具、切削用量、切削液等）的初步能力。2 .以制造工艺为主线，要求了解和掌握机械加工工艺过程和装配工艺过程的基本原理和基本 知识，具有

2、设计工艺规程的初步能力。3 . 了解和掌握机械加工精度和外表质量的基本理论和基本知识，具有综合运用、分析解决工 艺技术问题的初步能力。4 . 了解常用机械加工方法和工作原理、工艺特点（范围）及所用设备和工艺装备，懂得合理 选用机床和工艺装备。5 .对一些先进机械制造技术的现状及开展趋势有一定了解。教 学 创 新 与 更 新采用交互式、讨论式、研究式和启发式教学方法，提高了学生的学习兴趣；将课本的上的理 论知识与生产实践相结合，训练了学生的工程创新能力；将讲授与自学相结合，培养了学生的自 主学习能力。运用现代化多媒体教学手段，扩大教学信息量，解决内容与学时的矛盾，同时使得课堂教学 变得更加形象与

3、生动，教学效果好。考核方式平时成绩+考试成绩（闭卷）成绩计算方法总评成绩=平时成绩X20%+考试 成绩X80%授课章目录学时 分配教学方法与手段进度计划 （周次）绪论1多媒体教学第1周机械加工方法1多媒体教学第1周金属切削原理与刀具10多媒体教学第1 3周各章教学实施计划授课章名称机械制造质量分析与控制课时安排12学时授课时间教学目的、要求（分了解、理解、掌握 三个层次要求）：1 .理解机械加工精度、加工误差的概念和影响因素；了解加工经济精度的概念；理解零件 获得加工精度的方法；2 .理解影响加工精度的各种因素，掌握这些因素对加工精度影响规律；掌握保证和提高加 工精度的途径；3 .理解加工误差

4、的性质；掌握加工误差的统计分析方法；4 . 了解外表质量对零件使用性能的影响；理解机械加工外表粗糙度及其影响因素；理解机 械加工后外表物理力学性能的变化；了解控制加工外表质量的途径；5 . 了解机械加工过程中振动的基本概念及控制途径；教学内容（包括基本内容、重点、难点）:基本内容5.1 机械加工精度的基本概念一、加工精度与加工误差三、零件获得加工精度的方法5.2 影响加工精度的因素及其分析一、原理误差三、调整误差五、工艺系统热变形引起的加工误差 七、保证和提高加工精度的途径5.3 加工误差的综合分析一、加工误差的性质5.4 机械加工外表质量一、概述三、机械加工外表粗糙度及其影响因素 五、控制加

5、工外表质量的途径机械加工过程中振动的基本概念 一、机械加工过程中的强迫振动 三、控制机械加工振动的途径二、加工经济精度二、机床误差四、工艺系统受力变形对加工精度的影响 六、内应力引起的变形二、加工误差的统计分析方法二、外表质量对零件使用性能的影响四、机械加工后外表物理力学性能的变化二、机械加工过程中的自激振动重点1）各种原始误差对加工精度的影响和控制加工误差，保证加工精度的理论与方法。要 求学生理解加工精度的基本概念，包括系统误差和随机误差、刚度、误差复映等；了解影响 加工精度的主要因素，包括机床误差、加工原理误差、工艺系统力和热变形误差等；能运用 统计分析法进行零件加工质量和废品率分析，提出

6、提高加工精度的措施。2）机械加工外表质量的基本概念和机械加工外表质量对零件使用性能与寿命的影响、 改善外表质量的方法。要求学生理解机械加工外表质量的含义，理解冷作硬化、剩余应力、 金相组织变化、磨削烧伤等因素对加工外表质量的影响；初步掌握分析机械加工外表质量的 方法，针对性提出改善加工质量的途径。难点1）分析工艺系统的原始误差对零件的几何形状与尺寸的影响规律与解决方法，根据误 差统计规律进行工艺系统分析；2）外表质量的主要内容与加工精度的区别与联系，影响外表质量的主要因素与规律， 磨削过程的外表质量。10讨论、思考题、作业:课本第五章课后思考与练习题1-26。参考书目（含参考书、文献等）具体内

7、容:各章教学实施计划授课章名称工艺规程设计课时安排12学时授课时间教学目的、要求（分了解、理解、掌握 三个层次要求）：1 .理解并掌握机械加工工艺规程的相关概念；2 .掌握机械加工工艺规程设计的步骤、原那么；掌握工艺路线拟定中定位基准的选择原那么； 理解工艺规程设计中加工方法的选择、加工阶段的划分、工序的顺序安排的相关原那么；3 .理解加工余量、工序尺寸的概念和确定方法；理解尺寸链的概念，掌握尺寸链确实定方 法；4 .理解时间定额的概念；理解工艺过程技术经济分析方法；了解工艺文件的组成；5 .掌握装配的相关概念；掌握保证装配精度的工艺方法；11教学内容（包括基本内容、重点、难点）：基本内容6.

8、1 概述一、生产过程与工艺过程二、机械加工工艺过程的组成三、生产类型与加工工艺 过程的特点四、工艺规程的设计原那么及原始资料6.2 机械加工工艺规程设计一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤二、制定机械加工工艺规程时要解决的主要问题6.3 加工余量及工序尺寸一、加工余量及其影响因素 二、工序尺寸及其公差确实定6.4 工艺尺寸链一、工艺尺寸链的定义和特征 二、尺寸链的组成和尺寸链图的作法三、尺寸链的基本计算式四、工艺尺寸链分析与计算的实例6.5 机械加工工艺过程的技术经济分析及工艺文件一、时间定额二、工艺过程的技术经济分析三、工艺文件四、制定机械加工工艺规程实例6.6 机器装配工艺规程设计一、机器

9、装配生产类型及其特点 二、到达装配精度的工艺方法三、装配尺寸链四、装配工艺的制定重点1）制定机械加工工艺规程的基本概念、基本内容与基本计算。要求学生理解工艺过程、 工序、工步、工位、生产类型、生产本钱等基本概念；理解工艺规程制定中的基本内容（定 位基准选择、工艺路线拟定、加工阶段的划分和工序安排、加工余量确实定、机械加工技术 经济分析等）；工艺规程设计的主要内容，一般原那么和程序；掌握工序尺寸链的计算方法； 具备制定一般零件机械加工工艺规程的初步能力。2）保证机器装配精度的方法、装配尺寸链的计算原理和方法、装配工艺规程的制订。 要求学生了解保证机器装配精度的四种方法（互换法、选配法、修配法和调

10、整法）；掌握装 配尺寸链计算原理与方法；具备分析和制订装配工艺规程的初步能力。难点1）基准概念的理解与应用；2）工艺规程设计的原那么，简单零件的工艺规程制订与分析；3）装配尺寸链（特别是空间尺寸链）的分析和计算。讨论、思考题、作业:课本第六章课后思考与练习题1-23。12参考书目（含参考书、文献等）具体内容:各章教学实施计划授课章名称先进制造技术课时安排2学时授课时间教学目的、要求（分了解、理解、掌握 三个层次要求）:1. 了解快速原型制造技术、精密超精密加工技术和微细加工技术的概念、原理及工艺方法。13教学内容（包括基本内容、重点、难点）:基本内容快速原型制造技术二、快速成形的基本原理四、基

11、于快速成形的快速模具技术二、超精密车削二、微细加工技术一、简介三、快速成形的工艺方法1.1 精密超精密加工技术一、精密和超精密加工的概念三、超精密磨削微机械及其微细加工技术一、简介三、典型微电子机械系统装置讨论、思考题、作业：课本第七章课后思考与练习题16。参考书目（含参考书、文献等）具体内容:课堂教学实施计划二. Tn教学过程设计:复习分钟；授新课io。分钟弟 侏I讨论分钟；其它 分钟授课类型（请打J）：理论课 讨论课口实验课口习题课口其它口 教学方式（请打）：讲授丁讨论口示教口指导口 其它口 教学手段（请打丁）：多媒体 模型口实物口挂图口音像口 其它口14教学内容(包括基本内容、重点、难点

12、)：绪论一、制造业与制造技术1 .制造 人类按照市场需求，运用主观掌握的知识和技能，借助于手工或可以利用的客观物质工具，采 用有效的工艺方法和必要的能源，将原材料转化为最终物质产品并投放市场的全过程。(1)狭义；(2)广义2 .制造业(1)定义 将制造资源，包括物料、设备、工具、资金、信息和人力等，通过制造过程转化为可供人们 使用和消费的产品的行业。制造业是所有与制造有关的企业群体的总称。(2)制造业在国民经济中的重要地位3 ,制造技术(1)定义按照人们所需的目的，运用知识和技能，利用客观物质工具，使原材料变成产品的技术总称。 制造技术是制造业的技术支柱，是一个国家经济持续增长的根本动力。(2

13、)重要性二、机器与零件零件是机器的组成单元，装配时机器是由零件单元逐一装配而成，但在设计的时候却是从整台机器开始 的。一种新产品(机器)的开发内容包括概念设计、方案设计、详细设计、样机试制与评审、工艺设计、新 产品鉴定、试销、生产准备、批量生产等。而在制造过程中，先加工出合格的零件，然后再通过合理的装配 工艺将零件装配成满足一定功能的机器。三、单工序与制造系统制造技术已从单工序的研究开展到制造系统的研究。在制造系统中，包含了三个流，即物质流、信息流和资金流。物质流主要指由毛坯到产品的有形物质流 动；信息流主要指生产活动的设计、规划、调度与控制；而资金流那么包括了本钱管理、利润规划及费用流动 等

14、。为使整个制造系统有效地运行，三种流必须通畅、协调。四、本课程的内容本课程在内容安排上力求精简，遵循人的认知规律，主要介绍了机械产品中零件的成形原理及方法、机 械加工工艺装备、制造过程设计、制造过程质量控制及先进制造技术等内容。五、本课程的学习要求六、本课程的学习方法第一章机械加工方法零件的成形原理机器或设备中的零件要完成一定的功能，首先必须具备一定的形状。这些形状可以通过不同的成形原理 来完成。按零件由原材料或毛坯制造成零件过程中质量m的变化，可分为MV。，Am = O, Am。三种 原理，不同原理采用不同的成形工艺方法。(1) Am0：材料累加成形原理，在成形中通过材料累加获得所需形状，如

15、快速原型制造(RPM： Rapid Prototyping Manufacturing)技术。(4) 机械加工方法切削运动 刀具与工件间的相对运动(刀具运动)称为切削运动，即外表成形运动。切削运动可分解为 主运动和进给运动。(1)主运动；(2)进给运动一、车削车削加工的特点是工件旋转、形成主切削运动；(重点、难点)15车削加工后形成的面主要是回转外表，也可加工工件的端面；车削加工精度一般为IT8-IT7,外表粗糙度Ra为6.3 1.6um。精车时，可达IT6-IT5,外表粗糙度 品可达 0.40.1 u mo车削的生产率高，切削过程比拟平稳，刀具较简单。二、铳削铳削的主切削运动是刀具的旋转运动

16、，工件通过装夹在机床的工作台上完成进给运动。（重点、难点）铳削的加工精度一般可达IT8 IT7,外表粗糙度用为6.30.8 u m。普通铳削一般能加工平面或槽面等，用成形铳刀也可加工出特定的曲面，如铳削齿轮等。数控铳床可通 过数控系统控制几个轴按一定关系联动，铳出复杂曲面来。（1）卧铳和立铳（2）顺铳和逆铳三、刨削刨削时，刀具的往复直线运动为主切削运动，工件与工作台的间歇直线运动为进给运动。（重点、难点）因此刨削的速度不可能太高，生产率较低。刨削比铳削平稳，其加工精度一般可达IT8IT7,外表粗糙 度岛为3.2 1.6um,精刨时平面度可达0.02/1000,外表粗糙度R可达0.80.4 um

17、。（1）设备：牛头刨床和龙门刨床；（2）插削四、钻削与链削（1）钻削钻头的旋转运动为主切削运动，钻头的轴向运动是进给运动。（重点、难点）钻削的加工精度较低，一般只能到达IT13 IT11,外表粗糙度品一般为12.5 0.8 um。对精度和外表质 量要求高的小孔，在钻孔后常采用扩孔和较孔进行半精加工和精加工。单件、小批量生产中，中小型工件上较大的孔（Dv50mm）,常用立式钻床加工；大中型工件上的孔，用 摇臂钻床加工。扩孔采用扩孔钻头，较孔采用绞刀进行加工，较削加工精度一般为IT9 IT8,外表粗糙度R为1.6 0.4 m。扩孔和较孔时，扩孔钻和钱刀均在原底孔的基础上进行加工，无法提高孔轴线的位

18、置精度和直线度。（2）链削 链刀随键杆一起转动，形成主切削运动，而工件与工作台的直线运动形成进给运动。（重点、 难点）,、键孔后轴线是由链杆的回转轴线决定的，因此可以校正原底孔轴线的位置精度。像孔可在镶床上或车床上进行。镶孔加工精度一般为IT10 IT8 ,外表粗糙度岛为3.20.8um。五、齿面加工（1）成形法 用与被加工齿轮齿槽形状相同的成形刀具切削齿轮。所使用的机床为普通铳床，刀具为成 形铳刀，需要两个简单的成形运动：刀具的旋转运动（主运动）和直线移动（进给运动）。（2）展成法 亦称范成法或包络法，其加工齿轮是利用齿轮的啮合原理进行的，即把齿轮的啮合副（齿 条一齿轮，齿轮一齿轮）中的一个

19、转化为刀具，另一个转化为工件，并强制刀具与工件严格地按照运动关系 啮合（作范成运动），那么刀具切削刃在各瞬间位置的包络线就形成了工件的齿廓线。采用范成原理加工齿轮的 机床有滚齿机、插齿机、磨齿机、剃齿机和坛齿机等。六、复杂曲面加工（1）仿形铳 有原型作为靠模，加工中球头仿形头始终以一定压力接触原型曲面，仿形头的运动变换为 电感量，信号经过放大控制铳床三个轴的运动，形成刀头沿曲面运动的轨迹。仿形加工的误差取决于原型精 度、靠模压力、切削用量及曲面本身的复杂程度等。（2）数控铳 数控技术的出现为曲面加工提供了更有效的方法。在数控铳床或加工中心上加工时，曲面 是通过球头铳刀逐点按曲面坐标值加工而成。

20、采用加工中心加工复杂曲面的优势是：加工中心上有刀库，配 备几十把刀具，对曲面的粗、精加工及凹曲面的不同曲率半径的要求，都能选到合适的刀具。同时，通过一 次装夹，可完成各主要外表及辅助外表如孔、螺纹、槽等的加工，有利于保证各加工外表的相对位置精度。 七、磨削磨削以砂轮或其他模具对工件进行加工，主运动是砂轮的旋转运动砂轮上的每个磨粒都可以看成是一个16 微小刀齿，砂轮的磨削过程，实际上是磨粒对工件外表的切削、刻削和滑擦三种作用的综合效应。按功能不同，磨削可分为外圆磨、内圆磨、平面磨等，分别用于外援面、内孔及平面的加工。磨削时，由于切削刃很多，所以加工过程平稳，精度高，外表粗糙度小。磨床为精加工机床

21、，磨削精度 可达IT7IT5,外表粗糙度用可达1.60.025 um,甚至可达0.10.008 u m。八、特种力口工科学和技术的开展提出了许多传统切削加工方法难以完成的加工任务，如具有高硬度、高强度、高脆性 或高熔点的各种难加工材料零件的加工，具有较低刚度或复杂曲面形状的特殊零件的加工等。特种加工方法 正是为完成这些加工任务而产生和开展起来的。特种加工方法区别于传统的切削加工方法，是利用化学、物理（电、声、光、热、磁）或电化学方法对 工件材料进行去除的一系列加工方法的总称。这些加工方法包括：化学加工（CHM）、电化学加工（ECM）、 电化学机械加工（ECMM）、电火花加工（EDM）、电接触加

22、工（RHM）、超声波加工（USM）、激光束加工（LBM）、 离子束加工（IBM）.电子束加工（EBM）、等离子体加工（PAM）、电液加工（EHM）、磨料流加工（AFM）、 磨料喷射加工（AJM）、液体喷射加工（HDM）及各类复合加工等。（1）电火花加工（2）电解加工（3）激光加工（4）超声波加工课堂教学实施计划教学过程设计:复习分钟；授新课 100 分钟弟 珠|讨论分钟；其它分钟授课类型（请打J）：理论课J讨论课口 实验课口习题课口 其它口 教学方式（请打J）：讲授J 讨论口 示教口 指导口 其它口 教学手段（请打J）：多媒体J 模型口 实物口 挂图口 音像口 其它口17教学内容（包括基本内容

23、、重点、难点）:第二章金属切削原理与刀具2.1刀具的结构一、切削要素（重点）（1）切削外表1）已加工外表；2）待加工外表；3）加工外表（过渡外表）（2）切削用量1）切削速度；2）进给量；3）背吃刀量（切削深度）（3）切削层几何参数1）切削宽度；2）切削厚度；3）切削面积二、刀具角度（重点、难点）（1）刀具切削局部组成（三面、两刃、一尖）1）三面a）前（刀）面 刀具上与切屑接触并相互作用的外表；b）主后（刀）面 刀具上与工件过渡外表接触并相互作用的外表；c）副后（刀）面 刀具上与工件已加工外表接触并相互作用的外表；2）两刃a）主切削刃前刀面与主后刀面的交线，它完成主要的切削工作；b）副切削刃 前

24、刀面与副后刀面的交线，它配合主切削刃完成切削工作，最终形成已加工外表；3） 一尖刀尖 连接主切削刃和副切削刃的一段切削刃，它可以是一个小的直线段或圆弧。其他类型的刀具，如刨刀、钻头和铳刀等，都可看作是车刀的演变和组合。（2）刀具角度的参考平面1）正交平面参考系 切削平面、基面和正交平面共同组成标注刀具角度的正交平面参考系。a）切削平面 通过主切削刃上某一点并与工件加工外表相切的平面；b）基面通过主切削刃上某一点并与该点切削速度方向相垂直的平面；O正交平面 通过主切削刃上某一点并与主切削刃在基面上的投影相垂直的平面；2）法平面参考系3）（进给一背）平面参考系（3）刀具的标注角度1）前角ro：在正

25、交平面内测量的前刀面与基面之间的夹角。表示前面的倾斜程度，有正、负和零之分。2）后角。：在正交平面内测量的主后刀面与切削平面之间的夹角。表示主后刀面的倾斜程度，一般为 正。3）主偏角在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给方向上的夹角。一般为正。4）副偏角0：在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角，一般为正值。5）刃倾角4s：在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角。当主切削刃呈水平时，4s=0；当刀尖 为主切削刃最低点时，As0o（4）刀具的工作角度1）刀具安装位置对工作角度的影响2）进给运动对工作角度的影响三、刀具种类（1）刀具分类1）按加工方式和具体用途：可分为车

26、刀、孔加工刀具、铳刀、拉刀、螺纹刀具、齿轮刀具、自动线及数 控机床刀具和磨具等儿大类型。2）按所用材料性质：可分为高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立体氮化硼（CBN）刀具和金刚石 刀具等。八3）按结构形式：可分为整体刀具、镶片刀具、机夹刀具和复合刀具等。4）按是否标准化：可分为标准刀具和非标准刀具等。（2）常用刀具（重点）18金属切削机床8多媒体教学第45周机床夹具原理与设计10多媒体教学第68周机械制造质量分析与控制12多媒体教学第8-11周工艺规程设计12多媒体教学第 11 14 周先进制造技术2多媒体教学第14周各章教学实施计划授课章名称绪论课时安排1学时授课时间教学目的、要求（分了

27、解、理解、掌握 三个层次要求）：1 .本课程的内容、学习要求和学习方法2 .理解制造、制造业和制造技术的概念；理解单工序与制造系统、零件与机器的概念教学内容（包括基本内容、重点、难点）：基本内容一、制造与制造业二、单工序与制造系统三、零件与机器四、本课程的内容与学习要求五、本课程的学习方法1）车刀a）用途 车刀是金属切削加工中应用最广的一种刀具，它可以在车床上加工外圆、端平面、螺纹、内孔, 也可用于切槽和切断等。b）分类 车刀在结构上可分为整体车刀、焊接装配式车刀和机械夹固刀片车刀。2）孔加工刀具a）分类 孔加工刀具一般可分为两大类：一类是从实体材料上加工出孔的刀具，如麻花钻、中心钻和深 孔钻

28、等；另一类是对工件上已有孔进行再加工用的刀具，如扩孔钻、绞刀及链刀等。b）麻花钻c）群钻d）中心钻b）扩孔钻c）钱刀d）镶刀3）铳刀 按用途可分为：a）加工平面用铳刀；b）加工沟槽用铳刀；c）加工复杂成形外表用铳刀。4）拉刀 是一种加工精度和切削效率都较高的多齿刀具。a）应用场合 广泛应用于大批量生产中，可加工各种内外外表。b）分类 可分为内拉刀和外拉刀两类。5）螺纹刀具 螺纹可用切削法和滚压法进行加工。a）外螺纹 在车床上车削完成；b）内螺纹 手动或在钻床上用丝锥进行加工。6）齿轮刀具 用于加工齿轮齿形。a）成形齿轮刀具盘形齿轮铳刀和指形齿轮铳刀。b）展成齿轮刀具 常用的展成齿轮刀具有插齿刀

29、、滚刀和剃齿刀等。课堂教学实施计划；教学过程设计:复习分钟；授新课 100 分钟弟 味|讨论分钟；其它分钟授课类型（请打J）：理论课J讨论课口 实验课口习题课口 其它口 教学方式（请打J）：讲授J 讨论口 示教口 指导口 其它口 教学手段（请打J）：多媒体J 模型口 实物口 挂图口 音像口 其它口 教学内容（包括基本内容、重点、难点）:192.2刀具材料一、刀具材料应具备的性能（重点）（1）高硬度（2）高耐磨性（3）高耐热度（4）足够的强度和韧性（5）良好的工艺性（6）良好的热物理性能和耐热冲击性能二、常用刀具材料（1）碳素工具钢与合金工具钢1）碳素工具钢2）合金工具钢3）应用场合（2）高速钢

30、1）定义2）特点3）应用场合4）为提高硬度和耐磨性，常采用的措施（3）硬质合金1）定义2）特点3）应用4）分类 a）鸽钻类（YG类）；b）鸽钛钻类（YT类）5）为了克服硬质合金强度和韧性低、脆性大、易崩刃的缺点，常采用的措施（4）新型刀具材料1）陶瓷刀具2）立体氮化硼（CBN）刀具3）人造金刚石刀具2.3金属切削过程及其物理现象一、切屑形成过程对塑性金属进行切削时，切屑的形成过程就是切削层金属的变形过程。（1）切屑形成所经历的阶段1）当工件受到刀具的挤压以后，切削层金属在滑移面0A以左发生弹性变形，愈靠近0A面，弹性变形 愈大。在0A面上，应力到达了材料的屈服极限，那么发生塑性变形，产生滑移现

31、象。2）随着刀具的连续移动，原来处于始滑移面上的金属不断向刀具靠拢，应力和变形也逐渐加大，晶粒被 越拉越长。3）在终滑移面0E上，应力和变形到达最大值，晶粒的形状不再变化。4）越过0E面，切削层金属将脱离工件基体，沿着前面流出而形成切屑，完成切离阶段。经过塑性变形的金属，其晶粒沿大致相同的方向伸长。可见，金属切削过程的实质是一种挤压过程，在 这一过程中产生的许多物理现象，都是由切削过程中的变形和摩擦所引起的。（2）切削塑性金属时，刀具与工件接触的区域可分为3个变形区（重点）1）第一变形区（基本变形区）2）第二变形区（摩擦变形区）3）第三变形区（加工外表变形区）二、切屑的类型及控制（1）切屑分类

32、1由于工件材料不同，切削过程中变形程度也就不同。因而产生的切屑种类也不同。（重20点）1）单元切屑2）挤裂切屑3）单元切屑4）崩碎切屑（2）切屑分类（ISO）所谓切屑控制（又称为切屑处理，工厂中一般简称为断屑），是指在切屑加工中采用适当的措施来控制切 屑的卷曲、留出与折断，使形成“可接受”的良好屑形。从切屑控制的角度出发，国际标准化组织（ISO）制定了切屑分类标准。（3）衡量切屑可控性的主要标准1）不阻碍正常的加工，即不缠绕在工件上、刀具上，不飞溅到机床运动部件中；2）不影响操作者平安；3）易于清理、存放和搬运。三、积屑瘤现象（1）产生机理 在切削速度不高而又能形成连续切屑的情况下，加工一般钢

33、料或其他塑性材料时，常常 在刀具前面粘着一块剖面有时呈三角形的硬块。它的硬度很高，通常是工件材料的23倍，在处于比拟稳定 的状态时，能够代替切削刃进行切削。这块冷焊在前刀面上金属称为积屑瘤或刀瘤。（2）优点会引起刀具实际角度的变化，如可增大前角，有时可延长刀具寿命。（3）缺点 不稳定，增大到一定程度后会碎裂，这样容易嵌入在已加工外表内，增加了工件外表的粗糙 度值。（4）防止措施 积屑瘤在加工过程中是不可控的，只能通过改变切削条件防止其产生。可续页课堂教学实施计划 教学过程设计:复习分钟；授新课 100 分钟弟 珠 |讨论分钟；其它分钟授课类型（请打J）：理论课J 讨论课口 实验课口习题课口 其

34、它口 教学方式（请打J）：讲授J 讨论口 示教口 指导口 其它口教学手段（请打J）:多媒体J 模型口 实物口 挂图口 音像口 其它口 教学内容（包括基本内容、重点、难点）:212.4切削力与切削功率一、切削力和切削功率的概念（1）切削力的定义金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形并成为切屑所需的力，称为切削力。（2）切削力的来源（三个方面）1）克服被加工材料弹性变形的抗力；2）克服被加工材料塑性变形的抗力；3）克服切屑与前面的摩擦力和刀具后面与过渡外表和已加工外表之间的摩擦力。（3）切削合力及其分解作用在刀具上的合力Fr （国标为F）可分解成三个相互垂直的Fx （国标称为Ff）、Fy

35、（国标称为Fp）和 Fz （国标称为Fc）o在车削时：1）Fz（Fc）主切削力（切向力），方向与过渡外表相切并与基面垂直。是计算车刀强度、设计机床 主轴系统、确定机床功率所必需的。2） Fx （Ff）进给力（轴向力），处于基面内与工件轴向平行并与进给方向相反。是设计进给机构， 计算车刀进给功率所必需的。3） FyCFP）切深抗力（背向力，径向力或吃刀力），处于基面内与工件轴向垂直。是计算工件挠度、 机床零件和车刀强度的依据。工件在切削过程中产生的振动往往与它相关。（4）切削功率消耗在切削过程中的功率。它为巳和G所消耗的功率之和（&方向没有位移，所以不消耗功率）。（p nP = F_v+ x w

36、J xW3 （kW）6 1 z，1000 ）二、切削力的测量（1）测定机床功率，计算切削力（2）用测力仪测量切削力三、切削力的经验公式和切削力估算（1）计算切削力的指数公式Fy=CN产产房,式中，Cf、Cf、为系数，由被加工材料性质和切削条件所决定；%F、外、Zf.，xF . yF Zf,xF . y尸、zF为三个分力公式中，被吃刀量如、进给量f和切削速度u的指数；Kf、Kf、Kf分别为ZZZXyz三个分力公式中，当实际加工条件与求得经验公式时的条件不符时，各种因素对切削力的修正系数的积。式 中的系数。尸、Cf、。和“.、yF ZF , xF yF zxF %、z”,可在切削用量手册中查到。X

37、yZXX人yyyZZZ手册中的数值是在特定的刀具几何参数（包括几何角度和刀尖圆弧半径等）下针对不同的加工材料、刀具材 料和加工形式，由大量的实验结果处理而来的。（2）按单元切削力计算切削力和切削功率F F F1）单位切削力 kc （N/mm2） kc= = J4 aPf22P kyanf xlO32）单位切削功率（kW/mm3S-1）l-= xlO-6Qz WOOyf2.5切削热与切削温度一、切削热的产生及传导（1）切削热的产生 切削时所消耗的能量，除了 1 %2%用以形成新外表和以晶格扭曲等形式形成潜 能外，有98%99%转换为热能，因此可近似认为切削时所消耗的能量全面转换成热。（2）三个发

38、热区域 切削时共有三个发热区域，即剪切面、切屑和前面接触区、后面与过渡外表接触区。 三个发热区与三个变形区相对应。（3）切削热的来源 切削热的来源就是切屑变形功和前、后面的摩擦功。（4）切削热的影响因素被吃刀量影响最大；切削速度V的影响次之；进给量f的影响最小；其他因素 对切削热的影响和它们对切削力的影响完全相同。（5）切削热的传导 切削区域的热量被切屑、工件、刀具和周围介质传出。在干切削（不用切削液）时, 向周围介质直接传出的热量所占比例在1%以下，可忽略不计。（6）切削热的传出比例1）车削；2）钻削二、切削温度的测量（1）切削温度的计算 与切削力不同，对于切削温度已有很多理论推算方法可较为

39、准确地（与实验结果 相比）计算切削温度，但这些方法都有一定局限性，且应用较繁。（2）可用有限元仿真的方法求出切削区域的近似温度场，但由于工程问题的复杂性，难免有一些假设。（3）切削温度的测量 最为可靠的方法是对切削温度进行实际测量。切削温度的测量方法很多，大致可 分为热电偶法、辐射温度计法等。目前应用较广的是自然热电偶法和人工热电偶法。三、影响切削温度的主要因素（重点、难点）（1）切削用量的影响 切削速度U的影响最大，进给量f次之，背吃刀量诙最小。（2）工件材料的影响工件材料对切削温度的影响与材料的强度、硬度及导热性有关。（3）刀具角度的影响 前角和主偏角对切削温度的影响较大。（4）刀具磨损的

40、影响（5）切削液的影响四、切削液（1）作用1）冷却；2）润滑，；3）清洗；4）防锈（2）分类1）水溶液；2）乳化液；3）切削油（3）选择1）加工性质；2）工件材料；3）刀具材料五、切削温度对工件、刀具和切削过程和影响（1）切削温度对工件材料强度和切削力的影响（2）切削温度对刀具材料的影响（3）切削温度对工件尺寸精度的影响（4）利用切削温度自动控制切削速度和进给量利用切削温度与切削力控制刀具磨损课堂教学实施计划 教学过程设计:复习分钟；授新课 100 分钟弟 妹 |讨论分钟；其它分钟授课类型（请打J）：理论课J 讨论课口 实验课口习题课口 其它口 教学方式（请打J）：讲授J 讨论口 示教口 指导

41、口 其它口教学手段（请打J）：多媒体J 模型口实物口挂图口音像口 其它口23教学内容（包括基本内容、重点、难点）：2.6 刀具磨损与刀具寿命一、刀具磨损的形态及其原因金属切削时，刀具一方面切下金属，另一方面刀具本身也要发生损坏。刀具损坏到一定程度，就要换刀 或换新的切削刃，才能进行正常切削。刀具损坏的形式主要有磨损和破损两类。前者是连续的逐渐的磨损； 后者包括脆性破损（如崩刀、碎断、剥落、裂纹等）和塑性破损。刀具磨损的形式主要有三种：（1）前面磨损（2）后面磨损（3）边界磨损（4）刀具磨损的测量位置1）前面磨损磨损量以其深度KT表示2）后面磨损 在切削刃参加切削工作的各点上，后面磨损是不均匀的

42、，刀尖局部（C区）由于强度和散 热性较差，磨损较为剧烈，其最大值为VC；在参与切削的切削刃中部（B区）其磨损比拟均匀，以VB表示 平均磨损值，VBmax表示最大磨损值。3）边界磨损 在切削刃靠近工件外外表处（N区），磨损量以VN表示。二、刀具磨损过程及磨钝标准（重点）（1）刀具磨损过程1）初期磨损阶段2）正常磨损阶段3）急剧磨损阶段（2）磨钝标准1）定义刀具磨损到一定限度就不能再使用，这个磨损限度称为磨钝标准。2）实际生产中常根据切削中发生的一些现象来判断刀具是否已经磨钝。3）在评定刀具材料切削性能和试验研究时，都以刀具外表的磨损量作为衡量刀具的磨钝标准。因为一般 刀具的后面都发生磨损，而且测

43、量也比拟方便。ISO统一规定以1/2被吃刀量处后面上测定的磨损带宽度作 为刀具磨钝标准。4）自动化生产中用精加工刀具，常以沿工件径向的刀具磨损尺寸作为衡量刀具的磨钝标准，称为刀具径 向磨损量NB。5）由于加工条件不同，所定义的磨钝标准也有变化。三、刀具寿命的经验公式（1）刀具寿命1）刀具寿命 一把新刀（或重新刃磨过的刀具）从开始使用直至到达磨钝标准所经历的实际切削时间， 称为刀具寿命（耐用度）。2）刀具总寿命 从第一次投入使用直至完全报废时所经历的实际切削时间，叫做刀具总寿命。3）对于不可重磨刀具 刀具总寿命=刀具寿命4）对于可重磨刀具 刀具寿命指刀具两次刃磨之间所经历的实际切削时间；刀具总寿

44、命=刀具平均寿 命X刃磨次数。（2）影响刀具磨损的因素（难点）1）切削速度2）进给量和被吃刀量（3）刀具破损刀具破损和刀具磨损一样，也是刀具失效的一种形式1）定义 刀具在一定的切削条件下使用时，如果经受不住强大的应力（切削力和热应力），就可能突然 损坏，使刀具提前失去切削能力。2）性质 破损相对于磨损而言的。从某种意义上讲，破损可认为是一种非正常的磨损。3）分类 刀具破损的形式分为脆性破损和塑性破损两种。2.7 切削用量的选择及工件材料加工性24一、切削用量的选择（1）切削用量对切削加工的影响1）对加工质量的影响a）切削用量三要素中，被吃刀量和进给量增大，都会使切削力增大，工件变形增大，并可能

45、引起振动， 从而降低加工精度和增大外表粗糙度。b）进给量增大，还会使剩余面积的高度显著增大，外表更加粗糙。c）切削速度增大时，切削力减小，并可减小或防止积屑瘤，有利于加工质量和外表质量的提高。2）对基本时间的影响3）对刀具寿命和辅助时间的影响（2）切削用量选择1）选择原那么：综合考虑切削用量三要素对刀具寿命、生产率和加工质量的影响，选择切削用量的顺序应 为：首先选尽可能大的被吃刀量，其次选尽可能大的进给量，最后选尽可能大的切削速度。2）粗加工应以提高生产率为主，同时还要保证规定的刀具寿命，因此，一般选取较大的被吃刀量和进 给量，切削速度不能很高。3）精加工 应以保证零件的加工精度和外表质量为主

46、，同时也要考虑刀具寿命和获得较高的生产率。一 般情况下，精加工常选用较小的被吃刀量、进给量和较高的切削速度，这样既可保证加工质量，又可提高生 产率。二、工件材料的切削加工性（1）工件材料切削加工性的概念1）定义 工件材料被切削加工的难易程度，称为材料的切削加工性。2）（良好的切削加工性的）衡量指标a）刀具寿命较长或在一定寿命下的切削速度较高；b）在相同的切削条件下切削力较小，切削温度较低；c）容易获得好的外表质量；d）切屑形状容易控制或容易断屑。3）衡量一种材料切削加工性的好坏，还有看具体的加工要求和切削条件4） 一定刀具寿命下的切削速度力5）相对加工性左（2）改善工件材料切削加工性的途径1）调整材料的化学成