课程名称机械制造技术基础双语A

教案4课程名称：机械制造技术基础双语A授课教师谭庆昌所在单位机械学院机械制造系课程类别课堂理论教学授课时间07～08学年2学期2周授课内容2CuttingProcessesandtheirControl2.1BasicTheoryofCutting-tool2.2Deformationduringthecuttingprocess授课对象机械工程、车辆工程、农业机械、汽运工程、交通工程专业本科生教学内容提要时间分配备注（b）InfluenceofthetoolmountingpositiononworkinganglesWhenthetooltipishigherorlowerthantheaxisoftheworkpiece,theworkingrakeangleandreliefanglewillchange.以图2-11为例，如果刀尖安装得高于工件中心，实际工作前角oe将大于标注前角o，工作后角oe将小于标注后角o。如果刀尖安装低于工件中心，则恰好相反。Whenthemeanlineofthetoolholderisnotperpendiculartothefeeddirection,theworkingcutting-edgeangleκrandtheminorcutting-edgeangleκrˊ.willchange(Figure2.12).2.1.3Cutting-toolMaterialsAcutting-toolmusthavecertaincharacteristicsinordertoproducegood-qualityandeconomicalparts.1.Certaincharacteristicsthatacutting-toolmusthave（a）Highhardnessandwearresistance（b）Enoughstrengthandtoughness（c）Highheatresistance（d）Goodheatconductivityandthermalshockresistance（e）Goodprocessability2.Cutting-toolmaterialsmostinuse(a)High-speedsteels高速钢是加入了较多的钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）、钒（V）等合金元素的高合金工具钢。高速钢具有较高的硬度（HRC67~62）和耐热性，在切削温度高达650~500℃时仍能进行切削；高速钢的强度高、韧性好，可在有冲击、振动的场合应用；它可以用于加工有色金属、10分钟5分钟20分钟教学内容提要时间分配备注结构钢、铸铁、高温合金等范围广泛的材料。高速钢的制造工艺性好。高速钢按切削性能可分为普通高速钢和高性能高速钢；按制造工艺方法可分为熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。普通高速钢是切削硬度在HBS280~250以下的大部分结构钢和铸铁的基本刀具材料。TABLE2-1TypicalpropertiesofHigh-speedsteelsDesignationsHardness/HRCBendingstrength/GPaImpactstrength/MJ·m-2Hightemperaturehardness/HRC500℃600℃W18Cr4V63~663~3.40.18~0.325648.5W6Mo5Cr4V263~663.5~40.3~0.455~5647~489W18Cr4V66~683~3.40.17~0.225751W6Mo5Cr4V365~673.20.25—51.7Co8W6Mo5Cr4V266~683.00.3—54o8W2Mo9Cr4VC67~692.7~3.80.23~0.3~60~55A1W6Mo5Cr4V267~692.9~3.90.23~0.360553A1W10Mo4Cr4V67~693.1~3.50.2~0.2859.554高性能高速钢是在普通高速钢的基础上增加一些含碳量、含钒量并添加钴、铝等合金元素熔炼而成，适用于加工高温合金、钛合金、奥氏体不锈钢、高强度钢等难加工材料。Typicaldesignationsofcommonhigh-speedsteelsareW18Cr4VandW6Mo5Cr4V2.Typicaldesignationsofhighperformancehigh-speedsteelsareo8W2Mo9Cr4VCandAlW6Mo5Cr4V2.粉末冶金高速钢是在用高压惰性气体（氩气或氮气）把钢水雾化成粉末后，再经过热压、锻轧成材。粉末冶金高速钢材质均匀，韧性好，硬度高，热处理变形小，质量稳定，刃磨性能好，刀具寿命较高。可用它切削各种难加工材料，特别适合于制造各种精密刀具和形状复杂的刀具。(b)Carbides硬质合金是用高硬度、难熔的金属碳化物（WC、TiC等）和金属粘结剂（Co、Ni等）在高温条件下烧结而成的粉末冶金制品。硬质合金的常温硬度达HRA93~89，在800~1000℃时硬质合金还能进行切削，刀具寿命比高速钢刀具高几倍到几十倍，可加工包括淬硬钢在内的多种材料。但硬质合金的强度和韧性比高速钢差。硬质合金是最常用的刀具材料之一，常用于制造车刀和端铣刀，也可用硬质合金制造深孔钻、铰刀、拉刀和滚刀。CarbidesareclassifiedasP,KandMgroupsbyISO.P类（相当于我国YT类）硬质合金由WC、TiC和Co组成，也称钨钛钴类硬质合金。这类合金主要用于加工钢料。此类硬质合金不宜加工不锈钢和钛合金。K类（相当于我国YG类）硬质合金由WC和Co组成，也称钨钴类硬质合金。这类合金主要用来加工铸铁、有色金属及其合金。M类（相当于我国YW类）硬质合金是在WC、TiC、Co的基础上再加入TaC（或NbC）而成。这类硬质合金既可以加工铸铁和有色金属，又可以加工钢料，还可以加工高温合金和不锈钢等难加工材料，有通用硬质合金之称。涂层刀具是在高速钢或硬质合金基体上涂覆一层难熔金属化合物，如TiC、TiN、32OAl等。涂层刀具表面硬度高，耐磨性好，其基体又有良好的抗弯强度和韧性。涂层硬质合金刀片的寿命可提高1~3倍以上，涂层高速钢刀具的寿命可提高1.5~10倍以上。教学内容提要时间分配备注TABLE2-2Designations,propertiesandapplicationfieldsofCarbidesTypesDesignationsPhysicaldynamicpropertiesUsabilityApplicationfieldsSuitabledesignationsHardness/HRABendingstrength/GPaWareresistanceImpactresistanceHeatresistanceMaterialsMachiningcharactersKYG3911.08↑↓↑Castiron,nonferrousmetalFinishingandsemi-finishingincontinuouscuttingK05YG6X911.37Castiron,heat-resistantalloyFinishingandsemi-finishingK10YG689.51.42Castiron,nonferrousmetalFinishingincontinuouscuttingsemi-finishingininterruptedcuttingK20YG8891.47Castiron,nonferrousmetalRoughingininterruptedcuttingK30PYT589.51.37↓↑↓SteelRoughingP30YT1490.51.25SteelSemi-finishingininterruptedcuttingP20YT15911.13SteelRoughingincontinuouscuttingsemi-finishingininterruptedcuttingP10MYW1921.28RelativelygoodRelativelygoodHardmachiningsteelsFinishingandsemi-finishingM10YW2911.47GoodHardmachiningsteelsFinishingandsemi-finishingM203.Othercutting-toolmaterials(a)Ceramicsa)Aluminumoxide-baseceramicsb)Siliconnitride-baseceramics(b)Cubicboronnitride(c)Diamond2.2Deformationduringthecuttingprocess2.2.1MechanicsofChipFormation1．Divisionofthedeformationzones切削过程中，切削层金属的变形大致可划分为三个区域：（a）Thefirstdeformationzone(Primaryshearzone)（b）Theseconddeformationzone(Secondaryshearzone)（c）Thethirddeformationzone在第一变形区内，变形的主要特征就是沿滑移线的剪切变形，以及随之产生的加工硬化。在图2-15中，OA、OB和OM10分钟10分钟教学内容提要时间分配备注等都是等剪应力曲线。OA称作始滑移线，OM称作终滑移线。当金属沿滑移线发生剪切变形时，晶粒会伸长，如图2-16所示。晶粒伸长的方向与滑移方向（即剪切面方向）是不重合的，它们成一夹角。在一般切削速度范围内，第一变形区的宽度仅为mm2.0~02.0，所以可以用一剪切面来表示（图2-16）。剪切面与切削速度方向的夹角称作剪切角，以表示。我们可以用图2-18形象地模拟塑性金属切屑形成过程，卡片之间滑移的方向就是剪切面的方向。2．Forcesofchips在直角自由切削的情况下，作用在切屑上的力如图2.19和2.20所示。如将上述力都画在切削刃的前方，就可得到图2.21或2.22所示的力关系图。令sA表示剪切面的面积（sinDsAA），表示剪切面上的剪应力，则sinDssAAFoDosAFFcossincos（2-8）15分钟教学内容提要时间分配备注ooDocAFFcossincoscos（2-9）ooDopAFFcossinsinsin（2-10）2.2.2DeformationDegreeTherearethreemethodstoexpressdeformationdegree.1．Deformationcoefficienth切屑厚度chh与切削层厚度Dh之比称为厚度变形系数，由图2-16知sincossin8090sinoDchhOMOMhhΛ（2-11）变形系数h的值是大于1的数，它直观地反映了切屑的变形程度，h越大，变形越大。由式（2-11）：hisrelatedtotheshearangle.Whenincreases,hdecreases.2．Relativeglide既然切削过程中金属变形的主要形式是剪切滑移，当然就可以用相对滑移（剪应变）来衡量切削过程的变形程度。相对滑移为20分钟教学内容提要时间分配备注oMKKPNKMKNPyStancot（2-12）图2.23CalculationofDeformationcoefficienthFig2.26Thediagrammaticsketchofsheardeformation3．Shearangle在剪切面上金属产生了滑移变形，最大剪应力就在剪切面上。根据材料力学平面应力状态理论，主应力方向与最大剪应力方向的夹角应为45°，故有o