《金屬切削原理與刀具》教案

1、山西省農(nóng)業(yè)機(jī)械化學(xué)校課程 ：金屬切削原理與刀具授 課 時(shí) 間2013.03.11時(shí)間分配復(fù) 習(xí) 提 問(wèn) 分所 需 學(xué) 時(shí)2內(nèi) 容 講 授 85 分累 計(jì) 學(xué) 時(shí)2課 堂 小 結(jié) 5 分課 題：第一章 緒論 第二章刀具幾何角度及切削要素 2.1 切削運(yùn)動(dòng)與工件表面教學(xué)目的：使學(xué)生了解金屬切削加工在機(jī)械制造中的作用，了解我國(guó)金屬切削技術(shù)的發(fā)展概況，掌握金屬切削加工的概念及意義等；掌握切削運(yùn)動(dòng)的基本概念。教學(xué)重點(diǎn)：金屬切削加工的相關(guān)概念切削運(yùn)動(dòng)的基本概念教學(xué)難點(diǎn)：在各種切削加工中，主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分別是什么教學(xué)方法及教改手段：課堂教學(xué)教學(xué)用具：教材分析及教學(xué)過(guò)程：項(xiàng)目一、緒論任務(wù)一、金屬切削加工與機(jī)

2、械制造機(jī)器基準(zhǔn)零部件加工工藝加工工藝加工工藝零件零件零件毛坯1、 機(jī)械制造過(guò)程分析2、從圖中可以看出，機(jī)器中的組成單元是一個(gè)個(gè)的零件，都是由毛坯經(jīng)過(guò)相應(yīng)的機(jī)械加工工藝過(guò)程，變?yōu)楹细窳慵?，加工成在形狀、尺寸、表面質(zhì)量等各方面都符合使用要求的合格零件。3、金屬切削加工常作為零件的最終加工方法，它需要用金屬切削刀具直接對(duì)零件進(jìn)行加工，它們之間要有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，需要承受很大的切削力。任務(wù)二、我國(guó)切削技術(shù)的發(fā)展由學(xué)生自行閱讀P2-P4的內(nèi)容，了解認(rèn)識(shí)我國(guó)金屬切削的發(fā)展歷程，以及現(xiàn)代刀具技術(shù)在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用。任務(wù)三、金屬切削加工的相關(guān)概念1、金屬切削加工：利用刀具切除被加工零件多余的材料，形成已加工

3、表面。2、金屬切削加工目的：使被加工零件的尺寸精度、形狀和位置精度、表面質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)與使用要求。3、金屬切削加工的兩個(gè)基本條件：切削運(yùn)動(dòng)和刀具。任務(wù)四、本課程的研究?jī)?nèi)容和學(xué)習(xí)目的1、金屬切削原理與刀具所研究的主要內(nèi)容：刀具材料的性能與選用；刀具切削部分的幾何參數(shù)；切削過(guò)程現(xiàn)象與變化規(guī)律；被切削材料的加工性；提高加工表面質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)效益的方法；車削、鉆削、銑削、磨削等過(guò)程的特點(diǎn)。2、本課程研究的內(nèi)容可歸納為兩個(gè)方面的問(wèn)題：幾何問(wèn)題和規(guī)律問(wèn)題3、本課程的學(xué)習(xí)目的：認(rèn)識(shí)金屬切削過(guò)程的一般現(xiàn)象及基本規(guī)律，能按照具體加工條件選擇合理的刀具材料、切削部分幾何參數(shù)及切削用量、計(jì)算切削力和功率、并能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)

4、分析及解決生產(chǎn)中的一些問(wèn)題；了解一些常用的標(biāo)準(zhǔn)通用刀具，標(biāo)準(zhǔn)專用刀具的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理、應(yīng)用范圍和如何正常的使用；初步掌握一些常用刀具、專用刀具的設(shè)計(jì)計(jì)算方法；了解常用加工手段的特點(diǎn)。項(xiàng)目二、刀具幾何角度及切削要素任務(wù)一、切削運(yùn)動(dòng)與工件表面1、切削運(yùn)動(dòng)金屬切削加工就是用金屬切削刀具把工件毛坯上預(yù)留的金屬材料切除，獲得圖樣所要求的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量的方法。在切削加工過(guò)程中，刀具和工件之間有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即切削運(yùn)動(dòng)。1.1、主運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)是由機(jī)床或手動(dòng)提供的刀具與工件之間主要的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，它使刀具和工件之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。一般情況下，主運(yùn)動(dòng)是切削運(yùn)動(dòng)中最基本的運(yùn)動(dòng)，也是速度最高，消耗

5、功率最大的運(yùn)動(dòng)。任何切削過(guò)程必須有一個(gè)，也只有一個(gè)主運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)方向:切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的瞬時(shí)主運(yùn)動(dòng)方向。切削速度：切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。1.2、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由機(jī)床或手動(dòng)傳給刀具或工件的運(yùn)動(dòng)，它配合主運(yùn)動(dòng)依次地或連續(xù)地切除切削，同時(shí)形成具有所需幾何特征的已加工表面。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向：切削刃選定點(diǎn)相對(duì)于工件的瞬時(shí)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向。進(jìn)給速度：切削刃選定點(diǎn)相對(duì)于工件的進(jìn)給方向的瞬時(shí)速度。1.3、合成切削運(yùn)動(dòng)當(dāng)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行時(shí)，由主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)合成的運(yùn)動(dòng)稱為合成切削運(yùn)動(dòng)。合成切削運(yùn)動(dòng)方向：切削刃選定點(diǎn)相對(duì)于工件的瞬時(shí)合成切削運(yùn)動(dòng)方向。合成切削速度： 切削刃選定點(diǎn)

6、相對(duì)于工件的合成切削運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。合成切削速度等于主運(yùn)動(dòng)切削速度和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度的矢量和。1.4、常見(jiàn)切削加工方式的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)刨削刨刀的直線運(yùn)動(dòng)工件移動(dòng)鉆削鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆頭軸向移動(dòng)插齒插齒刀上下運(yùn)動(dòng)工件分度運(yùn)動(dòng)車外圓工件高速旋轉(zhuǎn)車刀軸向移動(dòng)磨外圓砂輪旋轉(zhuǎn)工件轉(zhuǎn)動(dòng)、砂輪軸向移動(dòng)銑平面銑刀旋轉(zhuǎn)工件移動(dòng)鏜孔刀具旋轉(zhuǎn)（繞工件軸線）刀具徑向移動(dòng)2、工件表面切削加工過(guò)程中，工件上形成了三個(gè)不斷變化著的表面已加工表面：工件上經(jīng)刀具切削后產(chǎn)生的表面稱為已加工表面待加工表面：工件上有待切除切削層的表面稱為待加工表面過(guò)渡表面：工件上切削刃形成的那部分表面，它在下一切削行程，刀具或工件的下一轉(zhuǎn)里將被

7、切除，或者由下一切削刃切除。作業(yè)：1、金屬切削加工、主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的概念；2、刨削、鉆削、插齒、車外圓、磨外圓、銑平面、鏜孔的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。山西省農(nóng)業(yè)機(jī)械化學(xué)校課程 ：金屬切削原理與刀具授 課 時(shí) 間2013.03.15時(shí)間分配復(fù) 習(xí) 提 問(wèn) 5 分所 需 學(xué) 時(shí)2內(nèi) 容 講 授 80 分累 計(jì) 學(xué) 時(shí)4課 堂 小 結(jié) 5 分課 題：第二章刀具幾何角度及切削要素 2.2 刀具切削部分的組成2.3刀具切削部分的幾何角度教學(xué)目的：以外圓車刀為例，使學(xué)生了解刀具的基本組成部分，熟記“三面兩刃一尖”的概念，并能在刀具上指出；介紹參考系在刀具認(rèn)識(shí)中的作用，理解兩個(gè)假設(shè)條件的含義；發(fā)揮能動(dòng)性，想象出

8、基面、切削平面和正交平面的大致位置。教學(xué)重點(diǎn)：刀具的“三面兩刃一尖”參考系的相關(guān)概念用以組成參考系的基面、切削平面及正交平面教學(xué)難點(diǎn)：參考系中的參考面教學(xué)方法及教改手段：課堂教學(xué)、模型教學(xué)、分組討論教學(xué)用具：外圓車刀、立銑刀、麻花鉆、機(jī)夾車刀教材分析及教學(xué)過(guò)程：任務(wù)二、刀具切削部分的組成1. 車刀的組成1.1 刀柄 刀具上的夾持部分；1.2 刀體 刀具上夾持刀條或刀片的部分；另：刀孔 刀具上用以安裝或緊固在主軸、刀柄或心軸上的內(nèi)孔。2. 刀具切削部分的組成三面兩刃一尖 主切削刃和副切削刃連接處的一段刀刃3. 以外圓車刀為例，幫助學(xué)生了解“三面兩刃一尖”在車刀上的真實(shí)位置；進(jìn)行分組討論，分別指出

9、立銑刀、麻花鉆和機(jī)夾車刀的“三面兩刃一尖”的位置。任務(wù)三、刀具切削部分的幾何角度1. 為什么要學(xué)習(xí)參考系為了確定刀具前面、后面及切削刃在空間的位置，首先應(yīng)建立參考系，它是一組用于定義和規(guī)定刀具角度的各基準(zhǔn)坐標(biāo)平面。用刀具前面、后面和切削刃相對(duì)于各基準(zhǔn)坐標(biāo)平面度夾角來(lái)表示它們?cè)诳臻g的位置，這些夾角就是刀具切削部分的幾何角度。它是刀具設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖標(biāo)注、刃磨測(cè)量角度時(shí)基準(zhǔn)。2. 參考系的分類用于確定刀具幾何角度的參考系分為兩大類，一類是刀具靜止參考系，另一類是刀具工作參考系。其中，常用參考系為刀具靜止參考系。3. 建立刀具靜止參考系的假定工作條件3.1 假定運(yùn)動(dòng)條件 給出刀具的假定主運(yùn)動(dòng)方向和數(shù)值

10、很小的假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向或不考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以排除工作條件改變對(duì)幾何角度的影響。這樣便可近似地用平行和垂直于主運(yùn)動(dòng)方向的坐標(biāo)平面構(gòu)成參考系。3.2 假定安裝條件 給出刀具的安裝位置恰好使刀具底面平行或垂直于參考系的平面。4. 刀具靜止參考系的平面4.1 基面p 基面是指通過(guò)切削刃選定點(diǎn)垂直于假定主運(yùn)動(dòng)方向的平面，它平行或垂直于刀具在制造、刃磨及測(cè)量時(shí)適合安裝或定位的一個(gè)平面或軸線。4.2 切削平面p 切削平面是指通過(guò)主切削刃選定點(diǎn)與主切削刃相切并垂直于基面的平面。4.3 正交平面 p 正交平面是通過(guò)切削刃選定點(diǎn)并同時(shí)垂直于基面和切削平面的平面。山西省農(nóng)業(yè)機(jī)械化學(xué)校課程 ：金屬切削原理與刀具授 課

11、時(shí) 間2013.03.18時(shí)間分配復(fù) 習(xí) 提 問(wèn) 5 分所 需 學(xué) 時(shí)2內(nèi) 容 講 授 80 分累 計(jì) 學(xué) 時(shí)6課 堂 小 結(jié) 5 分課 題：第二章刀具幾何角度及切削要素 2.3刀具切削部分的幾何角度教學(xué)目的：以外圓車刀為例，使學(xué)生了解刀具的法平面、假定工作平面和背平面；通過(guò)模型參考，是學(xué)生認(rèn)識(shí)主偏角、副偏角、前角、后角、副后角以及刃傾角的概念及位置，并形成印象。教學(xué)重點(diǎn)：刀具靜止參考系中的法平面、假定平面和背平面刀具幾何角度中的主偏角、副偏角、前角、后角、副后角以及刃傾角教學(xué)難點(diǎn)：參考系中的參考面及幾何角度的位置教學(xué)方法及教改手段：課堂教學(xué)、模型教學(xué)、分組討論教學(xué)用具：外圓車刀教材分析及教學(xué)

12、過(guò)程：4.4 法平面 p 法平面是通過(guò)切削刃選定點(diǎn)并垂直于切削刃的平面。4.5 假定工作平面 p 假定工作平面是通過(guò)切削刃選定點(diǎn)平行于假定的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向，并垂直于基面的平面。4.6 背平面 p 背平面是通過(guò)切削刃選定點(diǎn)并垂直于基面和假定工作平面的平面。5. 刀具靜止角度參考系5.1 正交平面參考系 由基面、切削平面和正交平面組成，。5.2 法平面參考系 由基面、切削平面和法平面組成，。5.3 假定工作平面和背平面參考系 由基面、假定工作平面和背平面組成，。6. 常用刀具幾何角度6.1 主偏角 主偏角是主切削平面與假定工作平面之間的夾角。6.2 副偏角 副偏角是副切削平面與假定工作平面之間的夾角

13、。6.3 刀尖角 刀尖角是主切削平面與副切削平面之間的夾角。6.4 前角 前角是前面和基面的夾角。前角有正、負(fù)和零度之分。前面在基面之下稱為正前角，反之稱為負(fù)前角。6.5 后角 后角是后面與切削平面之間的夾角。6.6 楔角 楔角是前面和后面之間的夾角。6.7 刃傾角 刃傾角是主切削刃與過(guò)刀尖所作基面間的夾角。山西省農(nóng)業(yè)機(jī)械化學(xué)校課程 ：金屬切削原理與刀具授 課 時(shí) 間2013.03.23時(shí)間分配復(fù) 習(xí) 提 問(wèn) 5 分所 需 學(xué) 時(shí)2內(nèi) 容 講 授 80 分累 計(jì) 學(xué) 時(shí)8課 堂 小 結(jié) 5 分課 題：第二章刀具幾何角度及切削要素 2.3刀具切削部分的幾何角度 教學(xué)目的：使學(xué)生了解實(shí)際操作中，刀

14、具切削部分的幾何角度如何進(jìn)行選擇。教學(xué)重點(diǎn)：刀具切削部分的幾何角度的選擇教學(xué)難點(diǎn)：刀具切削部分幾何角度的認(rèn)知與實(shí)際聯(lián)系教學(xué)方法及教改手段：課堂教學(xué)教學(xué)用具：教材分析及教學(xué)過(guò)程：任務(wù)四、刀具切削部分幾何角度的選擇1. 前角1.1 前角越大，刀具越鋒利，切削越省力；但強(qiáng)度也隨之降低，易產(chǎn)生崩刀。1.2 根據(jù)工件材料強(qiáng)度硬度大前角小刀堅(jiān)固散熱好塑性材料前角大刀鋒利變形小脆性材料前角小刀堅(jiān)固散熱好1.3 根據(jù)加工性質(zhì)粗加工前角小刀堅(jiān)固散熱好精加工前角大刀銳利變形小1.4 根據(jù)刀具材料高速鋼前角大抗彎強(qiáng)度大耐沖擊；硬質(zhì)合金前角小抗彎強(qiáng)度小不耐沖擊1.5 硬質(zhì)合金車刀合理前角的經(jīng)驗(yàn)參考值工件材料合理前角工

15、件材料合理前角粗車精車粗車精車低碳鋼2025°2530°灰鑄鐵510°1015°中碳鋼1015°1520°銅及銅合金510°1015°合金鋼1015°1520°鋁及鋁合金3540°3035°淬火鋼-15 - 5°鈦合金b1.177GPa10°15°奧氏體不銹鋼1520°2025°2. 后角2.1 后角主要作用是減少主后刀面與工件間的摩擦。2.1 根據(jù)加工精度精加工：防止摩擦選較大的后角；粗加工：增加到頭的強(qiáng)度選較小的后角。2.

16、2 根據(jù)加工材料塑性金屬：選較大的后角；脆性材料：選較小的后角；硬度、強(qiáng)度較高的材料：選較小的后角2.3硬質(zhì)合金車刀合理后角的經(jīng)驗(yàn)參考值工件材料合理后角工件材料合理后角粗車精車粗車精車低碳鋼8°10°10°12°灰鑄鐵4°6°6°8°中碳鋼5°7°6°8°銅及銅合金6°8°6°8°合金鋼5°7°6°8°鋁及鋁合金8°10°10°12°淬火鋼8°10

17、°鈦合金b1.177GPa10°15°奧氏體不銹鋼6°8°8°10°3. 副后角一般車刀的副后角取和后角相同的數(shù)值。但切斷刀受刀頭強(qiáng)度限制，副后角較?。? °302°）4. 主偏角與副偏角4.1 主偏角的選擇4.1.1 根據(jù)系統(tǒng)剛性剛性好，；剛性差，大。4.1.2 根據(jù)工件形狀按工件表面形狀選取，如臺(tái)階軸車刀主偏角為90o 4.2 副偏角的選擇主要根據(jù)加工性質(zhì)選取，粗車取10° 15°，精車取5°10°，切斷1°3°考慮對(duì)粗糙度的影響：盡量取小值

18、4.3 常用車刀主偏角、副偏角參考值適用范圍，加工條件主偏角副偏角工藝系統(tǒng)剛性足夠,小切深車削淬硬鋼、冷硬鑄鐵10°30°5°10°工藝系統(tǒng)剛性較好需中間切入，車端面、倒角45°45°工藝系統(tǒng)剛性較差，粗車、強(qiáng)力車削70°75°10°15°工藝系統(tǒng)剛性差，車臺(tái)階軸、細(xì)長(zhǎng)軸80°93°6°10°切斷、車槽90°1°3°注：工藝系統(tǒng)剛性：所謂的工藝系統(tǒng)剛性，它包括機(jī)床的剛性、刀具的剛性、工件的剛性（包括裝夾剛性）等。金屬切削加工中

19、的剛性問(wèn)題，主要反映在加工過(guò)程中在切削力的作用下抵抗振動(dòng)能力的大小。5. 刃傾角5.1 粗加工刃傾角 = 0 -5o（保護(hù)刀尖） 精加工刃傾角 = 0 5o （使小些）45.2 斷續(xù)切削：刃傾角 < 0（保護(hù)刀尖）5.3 系統(tǒng)剛性差： 刃傾角 > 0（使小些）5.4 工件、HB大：刃傾角< 0（保護(hù)刀尖）5.5 刃傾角數(shù)值選用表值0 5°5° 10°0 - 5°- 5° - 10°- 10° - 15°- 10° - 45°45° 75°應(yīng)用范圍精車鋼、和車

20、細(xì)長(zhǎng)軸精車有色金屬粗車鋼、灰鑄鐵粗車余量不均勻鋼斷續(xù)車削鋼灰鑄鐵帶沖擊切削淬硬鋼大刃傾角微量切削注：刀具切削背向力：金屬抗拉強(qiáng)度HB：金屬硬度山西省農(nóng)業(yè)機(jī)械化學(xué)校課程 ：金屬切削原理與刀具授 課 時(shí) 間2013.03.29時(shí)間分配復(fù) 習(xí) 提 問(wèn) 5 分所 需 學(xué) 時(shí)2內(nèi) 容 講 授 80 分累 計(jì) 學(xué) 時(shí)10課 堂 小 結(jié) 5 分課 題：第二章刀具幾何角度及切削要素 2.3切削用量和切削層參數(shù) 教學(xué)目的：使學(xué)生了解并掌握切削用量三要素；熟練并能運(yùn)用切削層參數(shù)概念及其公式。教學(xué)重點(diǎn)：切削用量三要素切削層及切削層參數(shù)教學(xué)難點(diǎn)：切削層參數(shù)公式的掌握及運(yùn)用。教學(xué)方法及教改手段：課堂教學(xué)教學(xué)用具：教材分

21、析及教學(xué)過(guò)程：任務(wù)五、切削用量和切削層參數(shù)1. 切削用量三要素切削速度、進(jìn)給量和吃刀量稱為切削用量三要素。1.1 切削速度是指切削刃選定點(diǎn)相對(duì)工件主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。1.1.1 主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)式中 切削速度 m/s d 切削刃選定點(diǎn)所對(duì)應(yīng)工件或刀具的直徑，實(shí)際計(jì)算中一般取工件或刀具的外圓直徑 mm n 工件或刀具的轉(zhuǎn)速 r/s1.1.2 主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)運(yùn)動(dòng)式中 切削速度 m/s L 往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程長(zhǎng)度 mm 主運(yùn)動(dòng)每秒鐘往復(fù)次數(shù) str/s1.2 進(jìn)給量f是指刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)工件的位移量，可用刀具或工件每轉(zhuǎn)或每行程的位移量來(lái)表達(dá)或度量，單位為mm/r或mm/行程。式中 進(jìn)給速度 m/s n

22、 主軸轉(zhuǎn)速 r/s1.3 吃刀量是指包容切削層的兩平面間的距離，該兩平面都垂直于所選定的測(cè)量方向，并分別通過(guò)作用切削刃上兩個(gè)使上述兩平面間的距離為最大的點(diǎn)。吃刀量根據(jù)所選定的測(cè)量方向不同可分為背吃刀量、側(cè)吃刀量和進(jìn)給吃刀量。1.3.1 背吃刀量 是指通過(guò)切削刃基點(diǎn)并垂直于工作平面的方向上測(cè)量的吃刀量。切削刃基點(diǎn)是指作用于切削刃上的特定參考點(diǎn)，通常把它定在將作用切削刃分成兩相等長(zhǎng)度的點(diǎn)上。就車外圓工序而言，背吃刀量為工件上已加工表面和待加工表面之間的垂直距離，即式中 背吃刀量 mm 待加工表面直徑 mm 已加工表面直徑 mm1.3.2 進(jìn)給吃刀量 是指切削刃的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上所測(cè)量的吃刀量。1.4

23、 切削用量的選擇1.4.1 切削用量選擇原則保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。. 粗加工時(shí)切削用量選擇首先選取盡可能大的背吃刀量；其次要根據(jù)機(jī)床動(dòng)力和剛性的限制條件等，選取盡可能大的進(jìn)給量；最后根據(jù)刀具耐用度確定最佳的切削速度。. 精加工時(shí)切削用量選擇首先根據(jù)粗加工后的余量確定背吃刀量；其次根據(jù)已加工表面粗糙度要求，選取較小的進(jìn)給量；最后在保證刀具耐用度的前提下，盡可能選取較高的切削速度。1.4.2 背吃刀量的選擇根據(jù)加工余量決定。粗加工Ra1080m時(shí)，一次進(jìn)給應(yīng)盡可能切除全部余量，在中等功率的機(jī)床上

24、，背吃刀量可達(dá)810mm；半精加工Ra1.2510m時(shí)，背吃刀量取0.52mm；精加工Ra0.321.25m時(shí)，背吃刀量取0.10.4mm。在工藝系統(tǒng)剛性不足或毛坯余量很大時(shí)，或余量不均勻時(shí)，粗加工要分幾次進(jìn)給，并且應(yīng)當(dāng)把第一、二次進(jìn)給的背吃刀量取的大一些。1.4.3 進(jìn)給量f的選擇粗加工時(shí)，由于對(duì)工件表面質(zhì)量沒(méi)有太高的要求，這時(shí)主要考慮機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度和剛性及刀桿的強(qiáng)度和剛性等限制因素。根據(jù)加工材料、刀桿尺寸和工件直徑以及已確定的背吃刀量來(lái)選擇進(jìn)給量。在半精加工和精加工時(shí)，則按表面粗糙度的要求，根據(jù)工件材料、刀尖圓弧半徑、切削速度來(lái)選擇進(jìn)給量。1.4.4 切削速度的選擇根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀

25、量、進(jìn)給量及刀具耐用度選擇切削速度?？捎媒?jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，也可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)在機(jī)床說(shuō)明書(shū)允許的切削速度范圍內(nèi)查表選取。在選擇切削速度時(shí)，還應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：（1）應(yīng)盡量避開(kāi)積屑瘤產(chǎn)生的區(qū)域；（2）斷續(xù)切削，應(yīng)適當(dāng)降低速度；（3）大件、細(xì)長(zhǎng)件、薄壁件，選取較低速度。作業(yè)： 車外圓時(shí)工件加工前直徑為62mm，加工后直徑為56mm，工件轉(zhuǎn)速為4r/s，刀具每秒鐘沿工件軸向移動(dòng)2mm，工件加工長(zhǎng)度為110mm，切入長(zhǎng)度為3mm，求v、f、2. 切削層及切削層參數(shù)2.1 切削層由切削部分的一個(gè)單一動(dòng)作（或指切削部分切過(guò)工件的一個(gè)單程，或指只產(chǎn)生一圈過(guò)渡表面的動(dòng)作）所切削的工件材料層。切削層剖面形狀和尺寸通常

26、都在垂直于切削速度的基面內(nèi)觀察和度量。由切削刃正在切削的這一層金屬叫作切削層。切削層在垂直于主運(yùn)動(dòng)方向的截面尺寸稱為切削層參數(shù)。2.2 切削層參數(shù)2.2.1 切削層公稱寬度在給定瞬間，作用于主切削刃截形上兩個(gè)極限點(diǎn)間的距離，在切削層尺寸平面中測(cè)量。它大致反映了工作主切削刃參加切削工作的長(zhǎng)度，對(duì)于直線主切削刃有近似的關(guān)系。公稱寬度是平行于過(guò)渡表面的參數(shù)，主要影響刀具的散熱情況。式中 背吃刀量； 刀具主偏角。2.2.2 切削層公稱厚度在垂直于切削刃的方向上度量的切削層截面的尺寸。反映了切削刃單位長(zhǎng)度上工作負(fù)荷的大小。式中 f 進(jìn)給量； 刀具主偏角。2.2.3 切削層公稱切削面積在給定瞬間，切削層在

27、切削尺寸平面里的實(shí)際橫截面積（不包括殘留面積）亦即實(shí)際切削面積。山西省農(nóng)業(yè)機(jī)械化學(xué)校課程 ：金屬切削原理與刀具授 課 時(shí) 間2013.04.01時(shí)間分配復(fù) 習(xí) 提 問(wèn) 5 分所 需 學(xué) 時(shí)2內(nèi) 容 講 授 80 分累 計(jì) 學(xué) 時(shí)12課 堂 小 結(jié) 5 分課 題：第三章 制造刀具的材料 3.1刀具材料的性能和種類 3.2高速工具鋼 教學(xué)目的：使學(xué)生了解刀具材料必須具備的性能，了解刀具材料的種類和刀體裁料；了解高速工具鋼的性能特點(diǎn)。教學(xué)重點(diǎn)：刀具材料必須具備的性能刀具材料的種類和刀體裁料教學(xué)難點(diǎn)：刀具材料必須具備的性能。教學(xué)方法及教改手段：課堂教學(xué)教學(xué)用具：教材分析及教學(xué)過(guò)程：項(xiàng)目三、制造刀具的材

28、料任務(wù)一、刀具材料的性能和種類問(wèn)題1：制造刀具的材料的研究對(duì)象是什么？所謂刀具材料是指刀具切削部分的材料。問(wèn)題2：刀具材料對(duì)切削加工的影響？刀具材料是在較大的切削力，較高切削溫度下工作的，有時(shí)還承受沖擊和震動(dòng)，所以刀具材料切削性能的好壞將直接影響到切削加工的效率和已加工表面的質(zhì)量。問(wèn)題3：刀具材料必須具備的性能？1.高的硬度和高耐磨性。刀具切削部分的硬度要高于工件材料的硬度，在室溫下，刀具硬度應(yīng)高于60HRC以上。耐磨性是指刀具材料抵抗磨損的能力。耐磨性取決于硬度，材料的硬度越高，耐磨性越好，含有耐磨性好的碳化物顆粒越多，晶粒越細(xì)，分布越均勻，則耐磨性越好。2.足夠的強(qiáng)度和韌性。刀具切削部分材

29、料承受著各種應(yīng)力、沖擊和振動(dòng)。為了防止刀具崩刃和碎裂，切削部分必須具有足夠的強(qiáng)度和韌性。3.高的耐熱性。耐熱性是指在高溫下刀具切削部分材料要保持常溫時(shí)硬度的性能，通常把材料在高溫下仍保持高硬度的能力稱為熱硬性（高溫硬度）。刀具材料的高溫硬度越高，耐熱性越好，允許的切削速度越高。所以耐熱性是衡量刀具材料性能的主要指標(biāo)之一。4.良好的工藝性能。為了便于制造，刀具切削部分材料應(yīng)有良好的鍛造、焊接、熱處理和磨削加工等性能。5.良好的經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)濟(jì)性也是刀具材料衡量指標(biāo)之一，選擇刀具時(shí)，要考慮刀具的經(jīng)濟(jì)效益，以降低生產(chǎn)成本。問(wèn)題4：刀具材料的種類有哪些？ 高速工具鋼工具鋼硬質(zhì)合金鋼陶瓷超硬材料 人造金剛石

30、、立方氮化硼合金工具鋼碳素工具鋼問(wèn)題5：刀體的材料是什么？一般刀體均用普通碳鋼或合金鋼制作，如焊接車刀、鏜刀的刀柄，鉆頭、鉸刀的刀體常用45鋼或40Cr制造。尺寸較小的刀具或切削負(fù)荷較大的刀具宜選用合金工具鋼或整體高速鋼制作，如螺紋刀具、成形銑刀、拉刀等。機(jī)夾、可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀具、鑲硬質(zhì)合金鉆頭、可轉(zhuǎn)位銑刀等可用合金工具鋼制作，對(duì)于一些尺寸較小的精密孔加工刀具，如小直徑鏜、鉸刀，為保證刀體有足夠的剛度，宜選用整體硬質(zhì)合金制作，以保證其加工精度。任務(wù)二、高速工具鋼問(wèn)題1：高速工具鋼的性能特點(diǎn)有哪些？、耐熱性很高，在切削溫度高達(dá)600時(shí)仍能保持60HRC的高硬度，切削速度可提高13倍，耐用度提高了

31、410倍。可以加工從有色金屬到高溫合金的范圍廣泛的材料。、有較高的強(qiáng)度和韌性。高速鋼的抗彎強(qiáng)度為硬質(zhì)合金的23倍，故高速鋼刀具切削時(shí)不易崩刃。、硬度高，耐磨性好，其硬度高達(dá)70HRC，適合各類切削刀具的要求，也可用于在剛性較差的機(jī)床上加工。、刀具制造工藝簡(jiǎn)單。容易磨成鋒利的切削刃，能鍛造，所以在復(fù)雜刀具（鉆頭、絲錐、成形刀具、拉刀、齒輪工具等）制造中，高速鋼仍占主要地位。問(wèn)題2：高速鋼的分類？高速鋼按用途分為通用型高速鋼和高性能高速鋼，按制造方法不同可分為熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼。問(wèn)題3：通用型高速鋼的分類及其各自優(yōu)缺點(diǎn)？通用型高速鋼可分為鎢鋼、鎢鉬鋼和不含鎢的鉬鋼。鎢鋼的有點(diǎn)是淬火時(shí)過(guò)熱傾

32、向小，含釩量少，刃磨工藝性好；缺點(diǎn)是碳化物分布不均勻且顆粒粗大，不宜制造大截面的刀具，熱塑性差，不宜制造成形刀具。鎢鉬鋼的優(yōu)點(diǎn)是熱塑性好，常用于制造熱軋刀具（熱軋麻花鉆），抗彎強(qiáng)度比鎢鋼高，韌度高，適用于尺寸較大，承受沖擊較大的刀具；缺點(diǎn)是熱處理易脫碳，易氧化，熱穩(wěn)定性差。問(wèn)題4：幾種常見(jiàn)的高性能高速鋼，及其性能特點(diǎn)。書(shū)P33問(wèn)題5：粉末冶金高速鋼的主要優(yōu)點(diǎn)。書(shū)P33山西省農(nóng)業(yè)機(jī)械化學(xué)校課程 ：金屬切削原理與刀具授 課 時(shí) 間2013.04.08時(shí)間分配復(fù) 習(xí) 提 問(wèn) 5 分所 需 學(xué) 時(shí)2內(nèi) 容 講 授 80 分累 計(jì) 學(xué) 時(shí)14課 堂 小 結(jié) 5 分課 題：第三章 制造刀具的材料 3.3硬

33、質(zhì)合金 3.4其他刀具材料 教學(xué)目的：使學(xué)生了解硬質(zhì)合金刀具的基本特性、分類、牌號(hào)及選用；了解幾種常用其他刀具材料的性能、特點(diǎn)及選用。教學(xué)重點(diǎn)：硬質(zhì)合金分類及選用其他刀具材料特點(diǎn)及應(yīng)用范圍教學(xué)難點(diǎn)：硬質(zhì)合金分類及選用其他刀具材料特點(diǎn)及應(yīng)用范圍教學(xué)方法及教改手段：課堂教學(xué)教學(xué)用具：教材分析及教學(xué)過(guò)程：任務(wù)三、硬質(zhì)合金問(wèn)題1：硬質(zhì)合金是什么？硬質(zhì)合金是將一些難熔的、高硬度的合金碳化物微米數(shù)量級(jí)粉末與金屬粘結(jié)劑混合加壓成形，燒結(jié)而成的粉末冶金材料。常用的合金碳化物有WC、TiC、TaC、NbC等，常用的粘結(jié)劑有Co以及Mo、Ni等。1923年，德國(guó)的施勒特爾往碳化鎢粉末中加進(jìn)10%20%的鈷做粘結(jié)劑

34、，發(fā)明了碳化鎢和鈷的新合金，硬度僅次于金剛石，這是世界上人工制成的第一種硬質(zhì)合金。用這種合金制成的刀具切削鋼材時(shí)，刀刃會(huì)很快磨損，甚至刃口崩裂。1929年美國(guó)的施瓦茨科夫在原有成分中加進(jìn)了一定量的碳化鎢和碳化鈦的復(fù)式碳化物，改善了刀具切削鋼材的性能。這是硬質(zhì)合金發(fā)展史上的又一成就。問(wèn)題2：硬質(zhì)合金的優(yōu)缺點(diǎn)？?jī)?yōu)點(diǎn)：、硬度高，耐磨性好；、熱穩(wěn)定性好，耐熱性好；、切削性能比高速鋼好。缺點(diǎn)：抗彎強(qiáng)度低；沖擊韌性差。碳化物含量增加，硬度增加，抗彎強(qiáng)度降低。粘結(jié)劑含量增加，硬度降低，抗彎強(qiáng)度增加。問(wèn)題3：常用硬質(zhì)合金的分類、牌號(hào)？ISO將切削用硬質(zhì)合金分為三大類：P類，相當(dāng)于YT類，用于加工長(zhǎng)切屑黑色金屬

35、；K類，相當(dāng)于YG類，用于加工短切屑黑色金屬、有色金屬和非金屬；M類，相當(dāng)于YW類，用于加工長(zhǎng)短切屑的黑色金屬、有色金屬。、YG類硬質(zhì)合金。YG代表鎢鈷類硬質(zhì)合金。后面數(shù)字表示Co的含量。C表示粗顆粒，X表示細(xì)顆粒，一般硬質(zhì)合金均是中等顆粒。、YT類硬質(zhì)合金。YT表示鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金，數(shù)字表示TiC的含量。、YW類含添加劑的硬質(zhì)合金。W表示萬(wàn)能硬質(zhì)合金，數(shù)字表示順序。、TiC基硬質(zhì)合金。鈦基硬質(zhì)合金。、YN類硬質(zhì)合金。問(wèn)題4：各類硬質(zhì)合金的性能？、YG類硬質(zhì)合金主要用于加工鑄鐵、有色金屬及非金屬材料。加工鑄鐵等脆性材料時(shí)，切屑呈崩碎狀，對(duì)切削刃的沖擊較大，切削力和切削熱都集中在刀尖附近，由于Y

36、G累硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度和韌性較高，可減少崩刃，導(dǎo)熱性較高，有利于降低切削溫度。雖然YG類硬質(zhì)合金耐熱性較YT類硬質(zhì)合金差，但在低速范圍切削鑄鐵時(shí)，刀具耐磨性卻比YT類硬質(zhì)合金高，YG類硬質(zhì)合金可磨削性較好，切削刃較鋒利，適合加工有色金屬及其合金。硬質(zhì)合金中含鈷量高，韌性好，適合粗加工；含鈷量少，硬度高，適合精加工。、YT類硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性和抗氧化能力較高，其導(dǎo)熱性能、抗彎強(qiáng)度、可磨削性和可焊接性隨TiC的含量增加而降低。含鈷量增加，抗彎強(qiáng)度和韌性有所提高，而硬度和耐磨性卻有所降低，反之亦然。、YW類含添加劑的硬質(zhì)合金，常用添加劑是合金碳化物TaC或NbC，其作用是提高了硬質(zhì)合金的硬度、高溫

37、硬度、韌性和耐磨性。即可加工鑄鐵，又可加工鋼，有一定的通用性，但其主要用途是加工鋼料和難加工材料。問(wèn)題5：硬質(zhì)合金的選用書(shū)P37任務(wù)四、其他刀具材料問(wèn)題1：什么是陶瓷材料？其特點(diǎn)是什么？陶瓷材料是以氧化鋁或以氮化硅為主要成分在高溫下燒結(jié)而成的。刀具常用的陶瓷有純陶瓷、基陶瓷和氮化硅陶瓷三種?；沾傻奶攸c(diǎn)：、具有很高的硬度和耐磨性；、耐熱性很好；、化學(xué)穩(wěn)定性很高，陶瓷與金屬的親和力小，有良好的抗粘結(jié)、抗擴(kuò)散性能；、有較小的摩擦系數(shù)；、最大的缺點(diǎn)是強(qiáng)度差，韌性差，導(dǎo)熱系數(shù)低。氮化硅陶瓷優(yōu)點(diǎn)：、有較高的強(qiáng)度和韌性；、有較高的熱穩(wěn)定性；、有較大的導(dǎo)熱系數(shù)、較小的熱膨脹系數(shù)和小的彈性模量，抗沖擊性能強(qiáng)，

38、切削時(shí)可用切削液。問(wèn)題2：陶瓷材料的應(yīng)用范圍？基陶瓷刀具適用于鋼、鑄鐵及塑性大的材料（紫銅）的半精加工和精加工，對(duì)于冷硬鑄鐵、淬硬鋼等高硬度材料，大件及高精度零件加工特別有效。氮化硅陶瓷刀具在加工鑄鐵及鎳基高溫合金時(shí)均取得良好的效果。問(wèn)題3：超硬刀具材料包括什么？超硬刀具材料包括金剛石和立方氮化硼。問(wèn)題4：金剛石的性能特點(diǎn)？金剛石具有很高的硬度和耐磨性，硬度高達(dá)10000HV，耐磨性是硬質(zhì)合金的80120倍，是目前最硬的刀具材料之一。它與金屬的摩擦系數(shù)小，抗粘結(jié)能力強(qiáng)，而且切削刃非常鋒利，刃部表面粗糙度參數(shù)值很低。因此，加工表面質(zhì)量很高，因而適合精加工。但其耐熱性差，切削溫度不得超過(guò)70080

39、0；強(qiáng)度低、韌性差，對(duì)振動(dòng)很敏感，與鐵的親和力很強(qiáng)，不適于加工黑色金屬材料。金剛石刀具有三種：、天熱單晶金剛石刀具。刃口極為鋒利，用它加工后可獲得0.001mm尺寸精度和Ra0.020.03m的表面粗糙度值；、人造聚晶金剛石刀具。其是在高溫高壓下，借合金的觸媒作用由石墨轉(zhuǎn)化而成。比天然金剛石更適合做切削刀具，抗沖擊強(qiáng)度提高，可選用較大的切削用量；、金剛石復(fù)合刀片。其是在硬質(zhì)合金基體上燒結(jié)一層厚度約0.5mm的金剛石，行程金剛石與硬質(zhì)合金的復(fù)合刀片。刀片的強(qiáng)度較好，能承受沖擊負(fù)荷，并可多次重磨使用。問(wèn)題5：金剛石刀具材料的應(yīng)用范圍？目前金剛石主要用于制造砂輪和砂輪修整工具。其中單晶金剛石刀具主要

40、用于有色金屬及非金屬的精密加工，鐘表、儀器制造業(yè)和某些特殊加工，例如計(jì)算機(jī)磁盤加工。金剛石目前主要用于磨具和磨料，作為刀具多用于有色金屬精加工，加工表面質(zhì)量很高。問(wèn)題6：立方氮化硼及其特點(diǎn)？立方氮化硼是由六方氮化硼在高溫高壓下加入催化劑轉(zhuǎn)變而成的。它是20時(shí)間70年代出現(xiàn)的新材料。立方氮化硼的特點(diǎn)：、有很高的硬度和耐磨性；、熱硬性很高；、有較好的導(dǎo)熱性，與鋼鐵的摩擦系數(shù)小；、抗彎強(qiáng)度與斷裂韌性介于陶瓷與硬質(zhì)合金之間。問(wèn)題7：立方氮化硼的應(yīng)用范圍？立方氮化硼刀具有整體聚晶立方氮化硼和立方氮化硼刀具兩種。可以對(duì)淬硬鋼、冷硬鑄鐵、高溫合金等難加工材料進(jìn)行半精加工和精加工，其切削速度與用硬質(zhì)合金刀具加

41、工普通鋼材和鑄鐵的切削速度相當(dāng)。加工精度可達(dá)IT5，足以代替磨削加工。立方氮化硼在切削刀具方面的應(yīng)用，尚處于初期發(fā)展階段，隨著技術(shù)發(fā)展，它的應(yīng)用日趨廣泛，將是一種大有前途的刀具材料。山西省農(nóng)業(yè)機(jī)械化學(xué)校課程 ：金屬切削原理與刀具授 課 時(shí) 間2013.04.09時(shí)間分配復(fù) 習(xí) 提 問(wèn) 5 分所 需 學(xué) 時(shí)2內(nèi) 容 講 授 80 分累 計(jì) 學(xué) 時(shí)16課 堂 小 結(jié) 5 分課 題：第四章 金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律 4.1切削過(guò)程的金屬變性 教學(xué)目的：使學(xué)生了解學(xué)習(xí)切削過(guò)程金屬變性的意義及目的，認(rèn)識(shí)金屬的切削過(guò)程，掌握切削行程過(guò)程的物理本質(zhì)及其變形規(guī)律。教學(xué)重點(diǎn)：金屬的切削過(guò)程切削行程過(guò)程的物理本質(zhì)及

42、其變形規(guī)律教學(xué)難點(diǎn)：切削行程過(guò)程的物理本質(zhì)及其變形規(guī)律教學(xué)方法及教改手段：課堂教學(xué)教學(xué)用具：教材分析及教學(xué)過(guò)程：項(xiàng)目四、金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律任務(wù)一、切削過(guò)程的金屬變性一、本節(jié)內(nèi)容學(xué)習(xí)的意義、目的及主要內(nèi)容1. 意義：切削過(guò)程中的許多物理現(xiàn)象，如切削力、切削熱、刀具磨損等，都與金屬的變形及其變化規(guī)律有密切的關(guān)系，研究切削過(guò)程對(duì)保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低成本和促進(jìn)切削加工技術(shù)的發(fā)展，有著十分重要的意義。2. 目的：討論金屬材料的切削過(guò)程；研究切屑形成過(guò)程的物理本質(zhì)及其變形規(guī)律。3. 主要內(nèi)容：切削的形成過(guò)程及其種類；切削層金屬的變形；切屑變形的規(guī)律。二、切屑的形成過(guò)程及其種類1. 切屑的形成

43、過(guò)程切削過(guò)程中的各種物理現(xiàn)象，都是以切屑形成過(guò)程為基礎(chǔ)的。了解切屑形成過(guò)程，對(duì)理解切削規(guī)律及其本質(zhì)是非常重要?，F(xiàn)以塑性金屬材料為例，說(shuō)明切屑的形成及切削過(guò)程中的變形情況。 在切削過(guò)程中，被切金屬層在前刀面的推力作用下產(chǎn)生剪應(yīng)力，當(dāng)剪應(yīng)力達(dá)到并超過(guò)工件材料的屈服極限時(shí)，被切金屬層將沿著某方向產(chǎn)生剪切滑移變形而逐漸累積在前刀面上，隨著切削運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，這層累積物將連續(xù)不斷地沿前刀面流出，從而形成了被切除的切屑。簡(jiǎn)言之，工件上切削層金屬,在刀具前刀面的推擠作用下發(fā)生了塑性變形，最后沿某一面剪切滑移形成了切屑。2. 切屑的種類帶狀切屑為切削塑性材料的切屑節(jié)狀（擠裂）切屑為切削脆性材料的切屑粒狀（單元）切

44、屑崩碎切屑切屑類型、帶狀切屑它的內(nèi)表面光滑，外表面毛茸。加工塑性金屬材料，當(dāng)切削厚度較小、切削速度較高、刀具前角較大時(shí)，一般常得到這類切屑。它的切削過(guò)程平衡，切削力波動(dòng)較小，已加工表面粗糙度較小。一般加工塑性金屬如低碳鋼、銅、鋁材料時(shí)形成此類切屑，必要時(shí)需采取斷屑措施。、節(jié)狀（擠裂）切屑這類切屑與帶狀切屑不同之處在外表面呈鋸齒形，內(nèi)表面有時(shí)有裂紋。這是由于剪切面上的局部切應(yīng)力達(dá)到材料強(qiáng)度極限的結(jié)果。這種切屑大多在切削速度較低、切削厚度較大、刀具前角較小時(shí)產(chǎn)生。、粒狀（單元）切屑切削塑性材料時(shí)，若整個(gè)剪切面上的切應(yīng)力超過(guò)了材料斷裂強(qiáng)度，所產(chǎn)生的裂紋貫穿切削斷面時(shí)，擠裂成粒狀切屑。以上三種切屑只有

45、在加工塑性材料時(shí)才可能得到其中，帶狀切屑的切削過(guò)程最平穩(wěn)，單元切屑的切削力波動(dòng)最大。在生產(chǎn)中最常見(jiàn)的是帶狀切屑，有時(shí)得到擠裂切屑，單元切屑則很少見(jiàn)。假如改變擠裂切屑的條件，如進(jìn)一步減小刀具前角，減低切削速度，或加大切削厚度，就可以得到單元切屑。反之，則可以得到帶狀切屑。這說(shuō)明切屑的形態(tài)是可以隨切削條件而轉(zhuǎn)化的。、崩碎切屑屬于脆性材料的切屑。這種切屑的形狀是不規(guī)則的，加工表面是凸凹不平的。從切削過(guò)程來(lái)看，切屑在破裂前變形很小，和塑性材料的切屑形成機(jī)理也不同。它的脆斷主要是由于材料所受應(yīng)力超過(guò)了它的抗拉極限。加工脆硬材料，如高硅鑄鐵、白口鐵等，特別是當(dāng)切削厚度較大時(shí)常得到這種切屑。由于它的切削過(guò)程

46、很不平穩(wěn)，容易破壞刀具，也有損于機(jī)床，已加工表面又粗糙，因此在生產(chǎn)中應(yīng)力求避免。其方法是減小切削厚度，使切屑成針狀或片狀；同時(shí)適當(dāng)提高切削速度，以增加工件材料的塑性。 帶狀、粒狀、節(jié)狀、崩碎切屑是四種典型的切屑，但加工現(xiàn)場(chǎng)獲得的切屑，其形狀是多種多樣的。在現(xiàn)代切削加工中，切削速度與金屬切除率達(dá)到了很高的水平，切削條件很惡劣，常常產(chǎn)生大量“不可接受”的切屑。因此是在切削加工中應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)控制切屑的卷曲、流出與折斷，使形成“可接受”的良好屑形。即所謂的切屑控制（又稱切屑處理，工廠中一般簡(jiǎn)稱為“斷屑”）。三、切削層金屬的變形、切削時(shí)的三個(gè)變形區(qū)根據(jù)切削區(qū)金屬受力與變形特點(diǎn)不同，把切削

47、區(qū)分為三個(gè)不同性質(zhì)的變形區(qū)，如下圖：第一變形區(qū)（剪切滑移）第二變形區(qū)（纖維化）變形區(qū)第一變形區(qū)（纖維化與加工硬化）、第一變形區(qū)（剪切滑移）從OA線開(kāi)始金屬發(fā)生剪切變形，到OM線金屬晶粒的剪切滑移基本結(jié)束，AOM區(qū)域稱為第一變形區(qū)（或剪切區(qū)），是切屑變形的基本區(qū)，其變形主要特點(diǎn)就是晶粒沿滑移線的剪切變形并隨之產(chǎn)生加工硬化。1、第一變形區(qū)內(nèi)金屬的剪切變形過(guò)程如圖,當(dāng)被切削層金屬中某點(diǎn)P，向切削刃逼近到達(dá)1點(diǎn)時(shí)，其切應(yīng)力達(dá)到材料的屈服強(qiáng)度時(shí)點(diǎn)1在向前移動(dòng)的同時(shí)，也沿OA滑移其合成運(yùn)動(dòng)將點(diǎn)1流動(dòng)到2點(diǎn)?；屏繛?-2。隨著滑移的產(chǎn)生，切應(yīng)力將逐漸增大直到4位置，此時(shí)其流動(dòng)方向與前刀面平行，不再沿OM線

48、滑移。所以O(shè)M為終滑移線，OA為始滑移線。圖中的OA、OM虛線實(shí)際上是等切應(yīng)力曲線。在OA到OM之間整個(gè)變形區(qū)內(nèi)，其變形主要特點(diǎn)就是沿滑移線的剪切變形以及隨之產(chǎn)生的加工硬化。從晶體結(jié)構(gòu)看，就是沿晶格中晶面的滑移。切削過(guò)程中的晶粒滑移見(jiàn)如下圖 設(shè)金屬晶粒是圓形，當(dāng)受到剪切應(yīng)力后晶格中晶面發(fā)生滑移，晶粒呈橢圓形，直徑AB變?yōu)闄E圓長(zhǎng)軸AB，最后AB成為晶粒纖維化方向。一般第一變形區(qū)的寬度僅為0.020.2mm。且切削速度愈高，寬度愈小。因此可將變形區(qū)視為一個(gè)剪切平面，并把此面稱為剪切面。剪切面和切削速度方向間的夾角叫作剪切角，用表示。2、變形特征、切削層金屬沿滑移面的剪切變形，其變形會(huì)深入到切削層以

49、下；、切削層金屬經(jīng)剪切滑移變成切屑后可產(chǎn)生加工硬化，即切屑的硬度大于工件材料基本的硬度；、切削層金屬經(jīng)剪切滑移后晶格扭曲，晶粒拉長(zhǎng)，即金屬組織纖維化；、切屑厚度變厚，大于切削層厚度，剪切變形越大，切屑厚度越厚；、切屑塑性金屬時(shí)，切屑背面呈鋸齒形。3、變形程度的表示方法、用變形系數(shù)表示切削變形的程度這是一種常用的度量切削變形程度的方法，其中包括兩種辦法。切削厚度變形系數(shù)切削長(zhǎng)度變形系數(shù)式中 切削層長(zhǎng)度（mm）； 切屑長(zhǎng)度（mm）。上述兩種表示切削變形程度的方法中，用得最多，因?yàn)楹捅阌跍y(cè)量。、用剪切角表示切削變形程度實(shí)踐證明，剪切角的大小與切削力的大小有直接關(guān)系。對(duì)于同一種金屬，用同樣的刀具，相同

50、大小的切削層，當(dāng)切削速度高時(shí)，剪切角大，剪切面積小，切削力小，說(shuō)明切削變形小。相反，當(dāng)剪切角小時(shí)，切削力大，說(shuō)明切削變形大。、用相對(duì)滑移表示切削變形程度如下圖所示，當(dāng)平行四邊形OHMN發(fā)生變形后，其相對(duì)滑移為；由上式可知，相對(duì)滑移大小與剪切角和前角有關(guān)，和越大，相對(duì)滑移越小，切削變形越小。剪切角、相對(duì)滑移和變形系數(shù)存在以下關(guān)系：作業(yè)：P78-2、3山西省農(nóng)業(yè)機(jī)械化學(xué)校課程 ：金屬切削原理與刀具授 課 時(shí) 間2013.04.11時(shí)間分配復(fù) 習(xí) 提 問(wèn) 5 分所 需 學(xué) 時(shí)2內(nèi) 容 講 授 80 分累 計(jì) 學(xué) 時(shí)18課 堂 小 結(jié) 5 分課 題：第四章 金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律 4.1切削過(guò)程的金屬

51、變性 教學(xué)目的：使學(xué)生了解掌握第二變形區(qū)和第三變形區(qū)變形過(guò)程及特點(diǎn)；掌握積屑瘤產(chǎn)生過(guò)程、作用及其控制方法；了解掌握影響切削變形的因素。教學(xué)重點(diǎn)：第二變形區(qū)和第三變形區(qū)變形過(guò)程及特點(diǎn)積屑瘤產(chǎn)生過(guò)程、作用及其控制預(yù)防方法影響切削變形的因素教學(xué)難點(diǎn)：積屑瘤產(chǎn)生過(guò)程、作用及其控制預(yù)防方法影響切削變形的因素教學(xué)方法及教改手段：課堂教學(xué)教學(xué)用具：教材分析及教學(xué)過(guò)程：、第二變形區(qū)（纖維化）第二變形區(qū)的變形是指切屑在沿前刀面流動(dòng)時(shí)受前刀面的擠壓、摩擦而產(chǎn)生的進(jìn)一步變形。這一變形主要集中在和前刀面摩擦的切屑層底面一薄層金屬內(nèi)。1、變形特征、切屑底層靠近前面處流速減慢，甚至滯留在前面上，形成滯留層；、切屑底層流經(jīng)

52、前面時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱使切屑與前面的接觸處溫度進(jìn)一步升高達(dá)到幾百度甚至上千度；、切屑底層因摩擦變形而纖維化，底層長(zhǎng)度增加，切屑發(fā)生向上彎曲，與前面的接觸面積減小。2、前刀面上的摩擦與積屑瘤現(xiàn)象根據(jù)摩擦特點(diǎn)不同，將切屑與前刀面接觸的部分劃分為兩個(gè)摩擦區(qū)：內(nèi)摩擦區(qū)（粘結(jié)區(qū)）和外摩擦區(qū)（滑動(dòng)區(qū)）。、粘結(jié)區(qū)：塑性金屬在切削過(guò)程中，在近切削刃長(zhǎng)度內(nèi)，切屑與前刀面之間壓力很大（可達(dá)到3.5GPa) ，再加上幾百度的高溫（可達(dá)900 ) ，使切屑底層材料產(chǎn)生軟化，從而粘結(jié)在前刀面上高低不平的凹坑形成粘結(jié)區(qū)。故切屑與前刀面之間不是一般的外摩擦，而是切屑與前刀面粘結(jié)層與其上層金屬之間的相對(duì)滑移，稱之為內(nèi)摩擦。這種內(nèi)

53、摩擦實(shí)際上就是金屬內(nèi)部的滑移剪切，它不同于外摩擦（外摩擦力的大小與摩擦系數(shù)以及正壓力有關(guān)，與接觸面積無(wú)關(guān)），而是與材料的剪切屈服強(qiáng)度以及粘結(jié)面積大小有關(guān)。、滑動(dòng)區(qū):切屑即將脫離前刀面的長(zhǎng)度內(nèi)，切屑與刀面之間的摩擦為外摩擦。、積屑瘤1、 在某一切削速度范圍內(nèi)，加工鋼料、有色金屬等塑性材料時(shí)，在切削刃附近的前面上會(huì)出現(xiàn)一塊高硬度的金屬，它包圍著切削刃，且覆蓋著部分前面，這塊硬度很高的金屬稱作積屑瘤。積屑瘤的化學(xué)成分與工件材料相同，它的硬度是工件材料的23.5倍，與刀具前面粘結(jié)牢固，能負(fù)擔(dān)實(shí)際切削工作，但不穩(wěn)定，時(shí)生時(shí)滅，時(shí)大時(shí)小。2、積屑瘤的形成切削加工時(shí)，切屑與前刀面發(fā)生強(qiáng)烈摩擦而形成新鮮表面接

54、觸。當(dāng)接觸面具有適當(dāng)?shù)臏囟群洼^高的壓力時(shí)就會(huì)產(chǎn)生粘結(jié)（冷焊）。于是，切屑底層金屬與前刀面冷焊而滯留在前刀面上。連續(xù)流動(dòng)的切屑從粘在刀面的底層上流過(guò)時(shí)，在溫度、壓力適當(dāng)?shù)那闆r下，也會(huì)被阻滯在底層上。使粘結(jié)層逐層在前一層上積聚，最后長(zhǎng)成積屑瘤。所以積屑瘤的產(chǎn)生以及它的積聚高度與金屬材料的硬化性質(zhì)有關(guān)，也與刃前區(qū)的溫度和壓力分布有關(guān)。一般說(shuō)來(lái)，塑性材料的加工硬化傾向愈強(qiáng)，愈易產(chǎn)生積屑瘤；溫度與壓力太低，不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤；反之，溫度太高，產(chǎn)生弱化作用，也不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤。走刀量保持一定時(shí)，積屑瘤高度與切削速度有密切關(guān)系。3、積屑瘤的作用、積屑瘤能起到增大實(shí)際前角，保護(hù)刀刃刃口的作用，減小了刀具磨損；同時(shí)，當(dāng)積屑瘤長(zhǎng)到最大值時(shí)，實(shí)際前角增加，從而減小了切削變形和切削力；、積屑瘤還起到