刀具设计与制造教案2015

刀具设计与制造教案(2015版)编写与讲授人：郑盛新合肥大学机械与汽车工程学院机械制造及其自动化系课程名称刀具设计与制造授课专业机械设计制造及自动化专业课程类型专业选修课学分数1.5教学手段和方式课堂讲授；多媒体教学、案例教学考核方式考试(70%)+课外作业(6%)+课堂出勤(21%)+实验(%3)教学总学时数24学时实验学时2学时(认知实验)教材名称《金属切削原理与刀具》（第5版）出版社机械工业出版社作者陆剑中主编出版时间2011.4参考书目1.《金属切削刀具》袁哲俊主编上海科技出版社1985.12.《刀具制造工艺》宋增平编机械工业出版社1987.93.《数控刀具材料选用手册》邓建新等编机械工业出版社2005.44.《与课程相关参考网站及产品样本》教学内容学时分配课程教授内容24学时分配绪论0.5概念、定义、组成、学科特点、刀具作用、与工艺的对应关系、类型、结构、刀具材料、工艺性、成本、工艺性效率、寿命、新型刀具的发展趋势等一、刀具材料1.51.1概述1.2高速钢1.3硬质合金1.4新型刀具材料及刀具材料的发展趋势二、车刀（成形车刀）42.1车刀的种类和用途2.2可转位车刀2.3成形车刀三、孔加工刀具43.1孔加工刀具的种类和用途3.2麻花钻3.3扩孔钻、锪钻、镗刀、铰刀3.4孔加工复合刀具四、拉刀24.1拉刀的种类和用途4.2拉刀的组成和拉削方式4.3圆拉刀设计4.4矩形花键拉刀的结构特点4.5拉刀的合理使用五、铣削与铣刀45.1铣刀的种类和用途5.2铣刀的几何参数5.3铣削用量和切削层参数5.4铣削力5.5铣削方式5.6常用尖齿铣刀的结构特点可转位面铣刀5.7可转位面铣刀六、螺纹刀具16.1螺纹刀具的种类与用途6.2丝锥6.3其它螺纹刀具七、切齿刀具7.1切齿刀具的分类37.2齿轮铣刀7.3插齿刀7.4齿轮滚刀八、数控刀具及其工具系统28.1对数控刀具的特殊要求8.2刀具快换、自动更换和尺寸预调8.3数控刀具的工具系统8.4刀具尺寸的控制系统与刀具磨损、破损检测辅助、课外实验室刀具实物认知实验（2）附录案例：山特维克刀具应用生产线加工实例PDF展示解读1最好预留1学时在课程结束前给学生大致总体复习一下1合计24第一章刀具材料一、绪论课次第一次课2学时，100分钟掌握内容刀具设计制造系统概念、定义、组成、学科特点、刀具作用、与工艺的对应关系、类型、结构、刀具材料、工艺性、成本、工艺性效率、寿命、新型刀具的发展趋势等。教学目标学习刀具设计制造系统学科基础知识，使其了解本门课程的主要研究内容以及未来的发展，增强其学习课程内容的兴趣，培养学习要求与学习方法；引导学生了解本专业的前沿发展现状和趋势，树立追求创新的态度和意识，培养其综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力。能力培养引导学生了解本专业的前沿发展现状和趋势，树立追求创新的态度和意识，培养其综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力，掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法。授课方式课堂多媒体讲授二、教授内容1.1概述绪论部分简介以及PPT讲述当前常用的刀具材料和刀具材料的发展趋势,与前面专业课内容重复部分不讲。难点是：刀具材料-性能-对应工件材料-对应工艺-加工精度-效率-成本核算。通过讲授能使学生达到理解和初步掌握刀具材料的合理选用的能力要求。并实时播放刀具加工视频和部分刀具实物图片。1.2高速钢高速钢主要作为金属切削刀具材料的性能、特点、与其它材料性能比较优劣、材料成分、我国常用几种牌号如：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、涂层刀片、价格、哪些刀具用此材料制造等。1.3硬质合金与高速钢材料相比：耐磨、耐热、硬度高、价格高、易脆、不易做复杂形状的刀刃、我国常用几种牌号P类、M类、K类，如YG3、YG6、YT15、YT30等，加工适应对象与区别，切削速度相当较高。复合涂层刀片CVD,广泛应用在多种刀具制作中。1.4新型刀具材料及刀具材料的发展趋势陶瓷刀具、金刚石、立方氮化硼（CBN)和PCBN等非金属材料--做出的超硬刀具材料，与金属刀具材料相比各有特点，实际加工工艺选刀用刀时要综合考量。讲授时使用PPT大量实物图片展示和加工视频播放，以帮助学生更好地感性理解与记忆。三、教学重点和难点重点基本概念与定义、分类及特点难点如何根据工件材料、加工精度、加工阶段、切削效率、综合成本来合理选择刀具与刀具材料。要理论结合实践不断学习总结才能做到。四、课后作业复习思考并练习作业教材（下同）P36：2-1，2-7五、授课总结第二章车刀（成形车刀）一、简述课次第二次课2学时，100分钟掌握内容让学生了解车刀--在正交平面参考系度量--刀具五个主要几何角度，并画图标注，几个角度的作用。车刀的结构、对应加工工艺车刀类型名称、可转位车刀--涂层刀片、刀片标记方法。成形车刀类型结构、几何角度设计标注、廓形设计--设计成形车刀工作图纸等。教学目标学习系统分析与解决问题的综合技能，逐步成为具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程能力的设计者并在设计过程中能够综合考虑经济、环境、法律、安全、健康、伦理等制约因素；培养学生有意识不断坚持学习创新的素质。能力培养引导学生了解本专业的前沿发展现状和趋势，树立追求创新的态度和意识，培养其综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力，掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法。授课方式课堂多媒体讲授二、教授内容2.1车刀的种类和用途首先要讲授车刀--在正交平面参考系度量--刀具五个主要几何角度，并画图标注，几个角度的作用，四种车刀结构类型（P97表5-1）、特点与用途，对应加工工艺--车刀名称（图5-1），几种类型结车刀结构特点和夹压刀片的形式。PPT演示各种车刀实物图片和切削加工视频，帮助学生更好学习与理解。2.2可转位车刀是指刀片（或涂层）可转位，有其诸多优点：不重磨、换刀方便迅速、寿命长、生产率高、一刀多用、系列化、标准化。车刀几何角度形成=刀槽角度+可转位刀片角度综合形成的。按GB和ISO标准规定，可转位刀片结构形式和标记识别示例，参见教材P103图5-9要求学生看懂，在设计时可参阅刀片厂家产品样本，合理选择。可转位车刀刀片几种夹压结构及其特点，夹压刀片后车刀的合理角度即以形成。讲课时PPT演示很清楚，不难理解。三、教学重点和难点重点可转位车刀结构与刀片结构类型难点可转位车刀几何角度如何形成四、课后作业复习思考并练习作业P108：5-1，5-7五、授课总结第二章车刀（成形车刀）一、简述课次第三次课2学时，100分钟掌握内容让学生了解常见的三种成形车刀的类型与用途，成形车刀的几何角度设计与标注、成形车刀的廓形设计原理和方法--作图法设计和计算法设计。教学目标学习系统分析与解决问题的综合技能，使其逐步成为具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程能力的设计者并在设计过程中能够综合考虑经济、环境、法律、安全、健康、伦理等制约因素；培养学生有意识不断坚持学习的素质；了解本专业的前沿发展现状和趋势；掌握基本的创新方法，具有追求创新的态度和意识。能力培养引导学生了解本专业的前沿发展现状和趋势，树立追求创新的态度和意识，培养其综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力，掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法。授课方式课堂多媒体讲授二、教授内容2.3成形车刀1、三种成形车刀的类型与用途：平体、棱体、圆体成形车刀的结构形式，适应加工范围，有何特点---多刃组合、一次走刀加工形面成形，加工效率高、零件批量大、属于非标专用刀具、设计制造成本高、加工适应性差，刃磨不易，与单刀单刃数控走刀相比有很大不同。2、成形车刀的几何角度设计与标注、成形车刀的廓形设计原理和方法--作图法设计--设计精度低和计算法设计---精度高但计算繁琐。手工计算精度不够，要CAD设计数学计算模型。3、成形车刀刀体设计要结合机床固定与调整一并考虑。4、要求简介用作图法根据一个较简单的工件廓形设计一把圆体成形车刀的刃口主截面廓形图，可以用计算法来校验廓形的精度是否符合要求。5、PPT讲解一把圆体成形车刀刀体结构与刃口廓形工作图的有关要求与组成尺寸标注。三、教学重点和难点重点成形车刀的设计与计算难点成形车刀的几何角度及廓形设计四、课后作业复习思考并练习作业P118-119：6-2,6-3,6-5，6-9五、授课总结第三章孔加工刀具一、简述课次第四次课2学时，100分钟掌握内容让学生了解常见孔一类工艺加工所要用到的各种孔加工成形刀具：其类型、对应专用刀具名称、结构特点、几何角度形成、通用和标准的以及非标专用孔加工刀具，另外刀具-工件-机床-夹具-工具组成加工工艺系统，刀具如何运动使工件孔成形的原理也要同时理解和掌握。教学目标学习系统分析与解决问题的综合技能，使其逐步成为具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程能力的设计者；培养学生有意识不断坚持学习的素质；掌握基本的创新方法，具有追求创新的态度和意识。能力培养引导学生树立追求创新的态度和意识，培养其综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力，掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法。授课方式课堂多媒体讲授二、教授内容3.1孔加工刀具的种类和用途本章主要介绍认识各种孔加工刀具--麻花钻、扩孔钻、锪钻、铰刀、深孔钻、、铣孔刀、镗孔刀以及孔加工复合刀具的分类名称、结构特点、几何角度、应用场合、对应工艺及加工精度等。3.2麻花钻标准麻花钻--刀具材料、各种规格、标准钻头、几何角度形成--钻削过程特点、钻削力、钻削参数、钻削用量选择、钻头刃形修磨、先进钻型与结构特点-群钻、深孔麻花钻、可转位浅孔钻、深孔钻--枪孔钻（刚性、强度、排屑三大难题解决）、BAT喷吸钻与深孔钻比较主要结构特点等。3.3扩孔钻、锪钻、镗刀、铰刀1、扩孔钻-对工件已有孔继续加工用刀具，与麻花钻相似、齿数较多3-4齿、导向性好、扩孔余量小、无横刃等特点，螺栓孔、螺纹底孔等中小孔径一类孔加工。2、锪钻：用于各种埋头螺栓（钉）沉孔、锥孔和凸台面加工，PPT演示图片如P141图8-2所示，这几种加工示意图有何特点，讲授时要现场提问学生回答--互动以加深学生对此工艺布置的理解。3、镗刀：有几种-单刃、双刃、微调、浮动等结构形式的镗刀，镗刀本身具有结构简单、制造方便、通用性好等特点，主要是与之配套的镗杆结构--安装调整、镗杆刚性好。镗孔的孔径都较大，因为镗杆直径较大。镗孔也属于半精加工和精加工工序，与铰孔工序相比较两者有何异同？课堂讲授时也要现场提问学生知道的有多少？启发学生进一步对加工工艺知识的复习与理解。4、铰刀：种类和用途、分手工铰刀和机用铰刀；用于中小直径孔的半精加工和精加工，加工余量小、齿数多、刚性和导向性好，铰孔的加工精度较高--可达IT7-IT6级，甚至IT5级。Ra可达1.6-0.4μm,得到广泛使用。以上几种刀具PPT讲授都有实物图片展示，帮助学生理解。三、教学重点和难点重点讲孔加工刀具必须要对孔工艺的熟悉与理解，种类名称与结构特点难点麻花钻头几何角度形成与图纸标注、铰孔与镗孔适应范围、精度等级、有何各自特点与区别。四、课后作业复习思考并练习作业：P1538-1,8-3,8-5五、授课总结第三章孔加工刀具一、简述课次第五次课2学时，100分钟掌握内容让学生了解常见的复合孔加工刀具--非标专用刀具也叫孔加工成形刀具：类型名称与结构特点，以及对应工艺来设计复合孔加工刀具要考虑的几个方面内容。教学目标学习系统分析与解决问题的综合技能，使其逐步成为具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程能力的设计者；培养学生有意识不断坚持学习的素质；掌握基本的创新方法，具有追求创新的态度和意识。能力培养引导学生树立追求创新的态度和意识，培养其综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力，掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法。授课方式课堂多媒体讲授二、教授内容3.4复合孔加工刀具1、几种分类方法复合孔加工刀具种类较多，按工艺类型可分为同类工艺复合孔加工刀具：P150图8-17所示有几种如：复合