第六章金属切削原理

章节课题第6章金属切削原理6.1基本定义时数日期2课时2007年9月29日数控0601班目的要求1、掌握切削运动及切削层参数；2、掌握刀具标注角度参考系及刀具的标注角度。重点难点重点：切削运动及切削层参数；难点：刀具标注角度参考系及刀具的标注角度。教学方法讲授法互动法提问法教具教学过程时间分配教学内容及师生活动过程组织教学5分钟检查出勤情况引入新课5分钟方法手段：讲授法本章主要介绍有关切削原理的知识，我们以车削为例。新课教学75分钟方法手段：讲授法一、基本定义1、切削运动金属切削加工时刀具和工件之间的相对运动，称为切削运动。图表示了金属切削过程中常见的加工方法­——车削外圆，根据切削运动对切削加工过程中所起的作用不同，可分为主运动和进给运动。任何切削方法必须有一个主运动而进给运动有一个、几个或者没有。主运动和进给运动可以由工件或刀具分别完成，也可由刀具单独完成。2、工件上的加工表面（1）待加工表面，（2）已加工表面，（3）过渡表面。3、切削用量切削用量是切削速度、进给量和背吃刀量三者的总称。4、刀具的几何参数（1）刀具切削部分的结构要素。图所示为外圆车刀切削部分。(2)刀具标注角度参考系。(3)刀具的标注角度。(4)刀具的工作角度。在切削过程中，因刀具受安装位置和进给运动的影响，使原标注坐标系参考平面的位置发生变化，造成工作角度（由工作参考系所确定的刀具角度）与标注角度不一样。1）进给运动对刀具工作角度的影响。在切削过程中由于进给运动的影响，使原标注坐标系中的基面、切削平面向进给方向倾斜了一个角度，成为工作坐标系中的基面、切削平面，从而影响了刀具的前角、后角。2）刀具安装位置对工作角度的影响：①刀具安装高度的影响。②刀杆中心线与进给方向不垂直时的影响。5、切削层参数切削层是指刀具切削部分沿进给运动方向移动一个进给量由一个刀齿所切除的工件材料层。一般用垂直于切削速度平面内的切削层参数来表示它的形状和尺寸。（1）切削层公称厚度hD。hD＝fsinκr（2）切削层公称宽度bD。bD＝ap/sinκr（3）切削层公称横截面积AD。AD＝hD·bD＝fap本节小结5分钟1、切削运动2、刀具的几何参数3、切削层参数板书设计一、基本定义1、2、3、4、5、课后评注章节课题6.2金属切削过程的物理现象时数日期2课时2007年10月11日数控0601班目的要求掌握切屑种类，学会分析切削力，了解影响切削热的因素。重点难点重点：切削层的变形，切削热与切削温度；难点：切削力。教学方法讲授法互动法提问法教具教学过程时间分配教学内容及师生活动过程组织教学5分钟检查出勤情况检查复习5分钟方法手段：提问法1、刀具的几何参数2、切削层参数引入新课5分钟方法手段：讲授法切削过程突出物理现象是切屑变形、切削力、切削热和刀具磨损等。新课教学70分钟方法手段：讲授法一、切削层的变形根据切削过程中整个切削区域金属材料的变形特点，可将切削层划分为三个变形区。分别为：1.第一变形2.第二变形区3.第三变形区。4.切屑的种类：切削过程中切削层的变形程度不同，会产生不同形态的切屑。按切屑形态可分为以下四种基本类型，如图6-12所示。二、切削力切削金属时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形成为切屑所需要的力称为切削力。切削力来源于被加工材料的弹、塑性变形抗力和工件、切屑与前、后刀面之间的摩擦力。1.切削力的分析:总切削力F分解为如图所示的三个互相垂直的切削分力Fc、Ff和Fp。2．影响切削力的主要因素(1)工件材料。工件材料的硬度越大、强度越高，切削力越大。加工硬化程度大，切削力也会增大。工件材料的塑性、韧性越大，切屑越不易折断，使切屑与刀具前面的摩擦增大，切削力增大。(2)切削用量。切削用量中背吃刀量和进给量对切削力的影响较大。背吃刀量和进给量增加时，使切削层面积增大，增大了变形抗力和摩擦力，因而切削力随之增大.三、切削热与切削温度切削热是切削过程的重要物理现象之一。切削过程中所消耗的能量绝大部分（约98％～99％）转变成热能，称为切削热。1．切削热的产生与传出:切削热来自于切削区域的三个变形区，即切削层金属发生弹性和塑性变形功转变的热；刀具前刀面与切屑底部摩擦产生的热；刀具后刀面与工件已加工表面摩擦产生的热。切削热分别由切屑、工件、刀具和周围介质传导出去。2．切削温度的分布:切削温度一般指前刀面与切屑接触区域的平均温度。在切削过程中，切屑、刀具和工件不同部位的温度分布是不均匀的，所示为实验测出的正交平面内的温度分布。本节小结5分钟1、切屑的种类；2、影响切削力的因素；3、切削热板书设计一、切削层的变形二、切削力三、切削热与切削温度课后评注章节课题6.3刀具磨损与刀具耐用度6.4工件材料的切削加工性时数日期2课时2007年10月13日数控0601班目的要求掌握刀具的磨损形式及磨钝标准；掌握材料切削加工性的评定及影响因素。重点难点重点：刀具的磨损形式及磨钝标准；难点：材料切削加工性的评定及影响因素。教学方法讲授法互动法提问法教具教学过程时间分配教学内容及师生活动过程组织教学5分钟检查出勤情况引入新课5分钟方法手段：讲授法在切削加工过程中避免不了刀具的磨损，掌握刀具磨损对刀具的有效使用有很大作用。下面介绍刀具的磨损。新课教学75分钟方法手段：讲授法一、刀具的磨损形式刀具的磨损发生在与切屑和工件接触的前刀面和后刀面上。(1)前刀面磨损。(2)后刀面磨损。(3)前刀面和后刀面同时磨损或边界磨损。二、刀具磨损的原因(1)硬质点磨损。(2)粘结磨损。(3)扩散磨损。(4)化学磨损。三、刀具的磨损过程及磨钝标准(1)刀具的磨损过程。(2)刀具的磨钝标准。刀具磨损到一定限度后就不能继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准。四、材料切削加工性的评定(1)相对加工性。保证相同刀具耐用度的前提下，切削某种材料所允许的切削速度记作VT，其含义是：当刀具耐用度为T（min）时，切削这种材料所允许的切削速度值。(2)切削力和切削温度。在粗加工或机床动力不足时，常用切削力和切削温度指标来评定材料的切削加工性。即相同的切削条件下，切削力大、切削温度高的材料，其切削加工性就差；反之，其切削加工性就好。(3)已加工表面质量。在精加工时，用表面粗糙度值来评定材料的切削加工性。对有特殊要求的零件，则以已加工表面变质层深度、残余应力和加工硬化等指标来衡量材料的切削加工性。(4)断屑的难易程度。在自动机床或自动生产线上，常用切屑折断的难易程度来评定材料的切削加工性。凡切屑容易折断的材料，其切削加工性就好，反之，切削加工性就差。五、影响材料切削加工性的主要因素(1)材料的强度和硬度。工件材料的硬度和强度越高，切削力越大，消耗的功率也越大，切削温度刀就越高，刀具的磨损加剧，切削加工性就越差。(2)材料的韧性。韧性大的材料，在切削变形时吸收的能量较多，切削力和切削温度较高，并且不易断屑，故其切削加工性能差。(3)材料的塑性。材料的塑性越大，切削时的塑性变形就越大，刀具容易产生粘结磨损和扩散磨损；在中低速切削塑性较大的材料时容易产生积屑瘤，影响表面加工质量；塑性大的材料，切削时不易断屑，切削加工性较差。(4)材料的导热系数。材料的导热系数越高，切削热越容易传出，越有利于降低切削区的温度，减小刀具的磨损，切削加工性也越好。本节小结5分钟1、刀具的磨损形式；2、材料切削加工性的评定及影响因素。板书设计一、刀具的磨损形式二、刀具磨损的原因三、刀具的磨损过程及磨钝标准四、材料切削加工性的评定及影响因素章节课题6.5金属切削条件的合理选择时数日期2课时2007年10月16日数控0601班目的要求掌握刀具几何参数的选择方法，掌握切削用量的选择方法。重点难点重点：刀具几何参数的选择难点：切削用量的选择教学方法讲授法互动法提问法教具教学过程时间分配教学内容及师生活动过程组织教学5分钟检查出勤情况检查复习5分钟方法手段：提问法1、刀具的磨损形式；2、材料切削加工性的评定及影响因素。引入新课5分钟方法手段：讲授法刀具几何参数对工件加工表面质量影响很大。新课教学70分钟方法手段：讲授法一、刀具几何参数的选择(1)前角的选择。(2)后角的选择。(3)主偏角与副偏角的选择。(4)刃倾角的选择。(5)其它几何参数的选择二、刀具耐用度的选择刀具耐用度分两种：最高生产率耐用度和最低成本耐用度。刀具耐用度对切削加工的生产率和生产成本有较大的影响。三、切削用量的选择选择合理的切削用量，要综合考虑生产率、加工质量和加工成本。一般地，粗加工时，由于要尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度，应优先选择大的背吃刀量，其次选择较大的进给量，最后根据刀具耐用度，确定合适的切削速度。精加工时，由于要保证工件的加工质量，应选用较小的进给量和背吃刀量，并尽可能选用较高的切削速度。(1)背吃刀量的选择。(2)进给量的选择。(3)切削速度的选择。(4)切削用量的优化设计。四、切削液的选择(1)切削液的作用:冷却作用、润滑作用、清洗作用、防锈作用。(2)切削液的添加剂：油性添加剂、极压添加剂、表面活性剂、防锈添加剂。(3)常用切削液的种类与选用水溶液、乳化液、切削油。本节小结5分钟1、刀具几何参数的选择2、切削用量的选择3、切削液的选择板书设计一、刀具几何参数的选择二、刀具耐用度的选择三、切削用量的选择四、切削液的选择课后评注