2022年机械加工工艺优秀教案 .docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 第 1 章 金属切削加工基础备课时间: 09-2-14 上课时间: 09-2-16 教案目的: 1、新学期刚开头,充分调动同学的积极性,并讲解学习本课程的方法与技巧;2、把握切削运动的类型、切削用量三要素的概念;教案重点:切削用量三要素课时: 2 课时授课内容:1.1.1 切削运动金属切削加工是用切削工具将坯料或工件上的余外材料切除,以获得合乎设计要求的工件的一种加工方法;(复习金属切削加工和数控加工在机械制造中的位置)1.1 切削运动及切削要素机床为实现切削加工所必需具有的加工工件与工件间的相对运动;它包括主运动和进给运动;主运动(复习什么是
2、主运动)主运动的速度即切削速度:主运动的线速度;v cdwn1000(分析推导过程,分析依据工件材料查表时只能查到切削速度,而不能直接查到转速的原因)(二)进给运动进给运动速度:指切削刃选定点相对于工件进给运动的瞬时速度,用 vf 表示例:外圆车削时,进给运动速度经常用进给量 f 来表述,单位:mm / r 刨削时,进给运动速度用每一行程多少毫 M 来表述,单位为 mm / str ;铣削时,进给运动速度常用每齿进给量 f 来表述,单位:mm/z 进给速度 vf、进给量 f、每齿进给量 fz 和刀具齿数 Z 之间的关系如下:vf = nf1.1.2 切削时形成的表面车削加工过程中工件上有三个不
3、断变化着的表面:(1)待加工表面(2)已加工表面(3)过渡表面1.1.3 切削用量(1)切削速度vc ap 有什么不同)(2)背吃刀量ap(分析车削和铣削的(3)进给量 f (说明切削用量三要素对加工的影响;)名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 备课时间: 09-2-18 上课时间: 09-2-19 教案目的: 1、把握刀具的组成及几何角度的确定方法2、熟识刀具的工作角度对加工的影响;教案重点:几何角度的确定方法;教案难点:刀具的工作角度对加工的影响;课时: 2 课时 授课内容:1.2 刀具组成及几何角度(第一让同学
4、传递着观看车刀)1. 刀具切削部分的组成要素 刀杆:起夹持作用 刀头 :三面 前刀面:切屑流过的表面主后刀面:刀具上与加工表面相对的表面 副后刀面:刀具上与已加工表面相对的表面 两刃 主切削刃:刀具上前刀面与主后刀面的交线 副切削刃:刀具上前刀面与副后刀面的交线 一尖 主切削刃与副切削刃的交点(结合刀具实物和图片与同学一起分析并提问)车刀切削角度的坐标平面 基面 Pr:通过主切削刃上的某一点,与主运动方向相垂直的平面;车刀的基面平行于刀体底面;切削平面 Ps:通过主切削刃上的某一点,与过渡表面相切并垂直于基面的平面;正交平面 Po:通过主切削刃上的某一点,并同时垂直于基面和切削平面的平面;(结
5、合幻灯片与同学一起分析并提问)3. 刀具的主要标注角度 1 前角(0)前刀面和基面之间的夹角;2)后角(0)主后刀面和切削平面之间的夹角;(直接分析出前角和后角的正、负、零;并要求同学在车刀上分析出前角和后角的正、负时的外形,及其大、小对加工的影响;)3)主偏角( kr)主切削刃与进给方向间的夹角4)副偏角( kr)负切削刃与进给方向的夹角5)刃倾角(S)主切削刃与基面之间的夹角;在切削平面内度量4、 刀具的工作角度 进给运动对刀具工作角度的影响名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 使刀具实际工作后角减小,工作前角增大
6、刀具安装高低对刀具工作角度的影响刀杆中心面(线)不垂直于进给运动方向的影响由此分析出刀具的安装方法:1、刀尖的高度应与工件中心的高度一样;2、刀杆中心面(线)应垂直于进给运动方向;备课时间: 09-2-22 上课时间: 09-2-23 教案目的: 1、明白切削层参数 2、把握切屑的形成过程及切屑种类 3、熟识积屑瘤的形成及其对切削加工的影响;教案难点:切屑的形成过程;教案重点:切屑种类和积屑瘤的形成及其对切削加工的影响;课时: 2 课时 授课内容:5、切削层参数(1)切削层公称厚度 hD:垂直于过渡表面的切削层尺寸;切削层截面的切削厚度为:hD f sin r(2)切削层公称宽度 bD bD
7、ap/sin r 切削层截面的公称切削宽度为:3 切削层公称横截面积 ADhD bD f sin r . ap/sin r= f ap 1.3 金属的切削过程 金属在切削过程中,会显现一系列物理现象,如金属变形、切削力、切削热、刀具磨 损等,这些都是以切屑形成过程为基础而生产中显现的很多问题,如积屑瘤、振动、卷 屑、断屑等,都与切削过程亲密相关;1.3.1.切屑的形成过程及切屑种类 1、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;2、切屑的类型及切屑掌握 类型: 带状切屑、挤裂切屑、单元切屑、崩碎切屑(预习第 10 页表 1-1,总结出哪种切屑较好,怎样掌握切
8、屑的类型;)切屑掌握:“ 不行接受” 的切屑:切削条件恶劣导致;影响主要有拉伤工件的已加工表面;划伤机床;造成刀具的早期破旧;影响操作者的安全;切屑掌握:在切削加工中实行适当的措施来掌握切屑的卷曲、流出与折断,使形名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 成“ 可接受” 的良好屑形;“ 可接受” 的切屑标准:不阻碍正常的加工;不影响操作者的安全;易于清理、存 放和搬运;1切屑的外形可随切削条件不同而转变 2可掌握切削条件,使切屑外形向有利于生产的方面转化,保证切削加工的顺当进行 和工件的加工质量:增大前角、提高切削速度、减
9、小进给量3积屑瘤 在肯定的切削速度和保持连续切削的情形下,加工塑性材料时,在刀具前刀面常 常粘结一块剖面呈三角状的硬块,这块金属被称为积屑瘤;(1)积屑瘤的形成 切削过程中,由于金属的挤压和剧烈摩擦,使切屑与前刀面之间产生很大的应力 和很高的切削温度;当应力和温度条件适当时,切屑底层与前刀面之间的摩擦力很 大,使得切屑底层流出速度变得缓慢,形成一层很薄的“ 滞流层 ” ,当滞流层与前刀面 的摩擦阻力超过切屑内部的结合力时,滞流层的金属与切屑分别而粘附在切削刃邻近 形成积屑瘤 . ()积屑瘤对切削加工的影响 有利方面:爱护刀具、增加工作前角 不利方面:影响工件尺寸精度、影响工件表面粗造度(3).
10、 积屑瘤的掌握 影响积屑瘤的因素:工件材料、切削用量、刀具前角、切削液等 掌握措施: 通过热处理,提高零件材料的硬度,降低材料的加工硬化;要防止在中温、中速加工塑性材料 增大前角可减小切削变形,降低切削温度,减小积屑瘤的高度 采纳润滑性能优良的切削液可削减甚至排除积屑瘤 3、鳞刺的形成 低速加工塑性金属材料时在已加工表面常会显现一种鳞片状毛刺,成为鳞刺;成因:低速切削形成挤裂或单元切屑时,刀、屑间摩擦发生周期性变化使切屑在前 面上周期性停留代替刀具推挤切削层造成金属的积聚,使以加工表面产生拉应力而 导裂,并使切削厚度向切削线以下而形成鳞刺4、已加工表面的变形 切屑经过刀刃钝圆 B 点后,受到后
11、刀面 BC 段的挤压和摩擦,经过 BC 段后,这部 分金属开头弹性复原,复原高度为h,在复原过程中又与后刀面 CD 部分产生摩擦,这部分切削层在 OB, BC,CD 段的挤压和摩擦后,形成了已加工表面的加工质量;所 以说第三变形区对工件加工表面质量产生很大影响;名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 备课时间: 09-2-25 上课时间: 09-2-26 教案目的: 1、把握刀具材料的基本要求及常用刀具材料;2、熟识切削力、切削热和切削温度及其对刀具寿命的影响;教案重点和难点:刀具材料的基本要求及常用刀具材料;课时: 2
12、 课时 授课内容:1.4 刀具材料 概 述: 刀具材料是指刀具上参与切削部分的材料;1.4.1 刀具材料的基本要求(1)高硬度(2)高强度与强韧性(3)较强的耐磨性和耐热性(4)优良导热性(5)良好的工艺性与经济性1.4.2 常用刀具材料 刀具材料种类很多,常用的有:工具钢(包括碳素工具钢、)、硬质合金、陶瓷 金刚石(自然和人造)、立方氮化硼、碳素工具钢和合金工具钢,因其耐热性很差,目前仅用于手工工具;1、高速钢 高速钢是一种含有钨、钼、钒等合金元素较多的工具钢,也称为锋钢或白钢特点: 1)强度高,抗弯强度为硬质合金的 23 倍; 2)韧性高,比硬质合金高几十倍; 3)硬度 HRc63 以上,
13、且有较好的耐热性; 4)可加工性好,热处理变形较小;应用:常用于制造各种复杂刀具(如钻头、丝锥、拉刀、成型刀具、齿轮刀具 等);2、硬质合金 硬质合金是用高硬度、高熔点的金属碳化物粉末和金属粘结剂(如 Co、Ni 、Mo 等)经高压成型后,再在高温下烧结而成的粉末冶金制品;优点硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性都很高,答应的切削速度远高于高速钢,且能切 削诸如淬火钢等硬材料;不足(与高速钢相比):其抗弯强度较低、脆性较大,抗振动和冲击性能也较差;硬质合金因其切削性能优良而被广泛用来制作各种刀具;在我国,绝大多数车刀、面铣刀和深孔钻都采纳硬质合金制造;3、陶瓷刀具材料陶瓷材料比硬质合金具有更高的硬度
14、(HRA91 95)和耐热性,在1200的温度下仍能切削,耐磨性和化学惰性好,摩擦系数小,抗粘结和扩散磨损才能强,因名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 而能以更高的速度切削,并可切削难加工的高硬度材料;主要缺点是性脆、抗冲击韧性差,抗弯强度低;4、立方氮化硼它是一种人工合成的新型刀具材料;它是利用超高温高压技术制成的一种无机超硬材料;立方氮化硼在高温、其硬度很高,可达80009000HV,仅次于金刚石,但热稳固性远高于金刚石,并且与元素亲和力小,它的最大的优点是在高温 1200 1300时也不会与铁族金属起反应;因此
15、既能胜任淬火钢、冷硬铸铁的粗车和精车,又能胜任高温合金、热喷涂材料、硬质合金及其他难加工材料的高速切削;超高速加工的首选刀具材料5、金刚石分为人造和自然两种,是目前已知最硬的,硬度约为HV10000, 故其耐磨性好,不足之处是抗弯强度和韧性差,对铁的亲和作用大,故金刚石刀具不能加工黑色金属,在 800时,金刚石中的碳与铁族金属发生扩散反应,刀具急剧磨损;金刚石价格昂贵,刃磨困 难,应用较少;主要用作磨具及磨料,有时用于修整砂轮;总结: 材料的韧性就是高速钢最高,金刚石最低 材料的硬度、耐磨性,金刚石最高,递次降低到高速钢;课时八1.5 切削力、切削热和切削温度 1.5.1 切削力的来源1、切削
16、层金属、切屑和工件表面层金属的弹性 2、刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力;1.5.2 切削分力及其作用变形、塑性变形所产生的抗力;1、主切削力 Fc :切削合力在切削速度方向上的分力,垂直于基面,是运算机床动 力、校核机床和夹具强度及刚度的重要依据 2、背向力 Fp 切削合力在切削深度方向上的分力,与切深方向相反,它能使工件弯曲和引起震惊,对 加工质量影响较大;3、进给力 Ff 切削合力在进给方向上的分力;构强度的依据;4、影响切削力的因素与进给方向平行,但方向相反,是设计和校验进给机工件材料:被加工工件材料的强度、硬度越高,切削力增大;强度相近的材料,如其塑性(伸长率)较大,切削力增大;切削
17、脆性材料时,其切削力一般低于塑性材料;切削用量:切削深度ap 或进给量f 加大,均使切削力增大,但两者的影响程度不同,ap 的影响更大一些;切削速度:切削速度的增大而减小;刀具几何参数1.5.5 切削热和切削温度1. 切削热的产生传出及影响 切削热的来源加工塑性金属时,在中速和高速下,切削力一般随着切屑层的金属发生弹性变形、塑性变形而产生大量的热 切屑与刀具前刀面产生的摩擦名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 工件与刀具后刀面产生的摩擦 切削热的传导 传入切屑,约占总热量的,对切削加工无不利影响 传入工件,约占总热量的
18、,会使工件膨胀或伸长,产生尺寸和外形误 差,影响加工精度 传入刀具,约占总热量的,使刀具温度上升,硬度下降,磨损加快,耐用度 降 传入四周介质,约占总热量的,对切削加工无不利影响2. 切削温度及其影响因素 切削温度:是指刀具表面上切屑和刀具接触处的平均温度;其高低取决于切削时产生热量的多少和传导条件的好坏,切削用量、工件材料、刀具材 料及角度等对切削温度均有影响3. 降低切削温度的措施 1 挑选合理的几何角度和切削用量 2 使用切削液 1.6 刀具的磨损和寿命 一刀具的磨损形式 1、前刀面磨损 月牙洼磨损 2后万面磨损 3前刀面和后刀面同时磨损 二、刀具磨损过程 初期磨损阶段、正常磨损阶段、急
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