《機械制造技術》第5課 確定零件車削加工的切削用量

PAGE8PAGE8PAGE7PAGE7

課題確定零件車削加工的切削用量——金屬切削過程規(guī)律的應用課時2課時（90min）教學目標知識技能目標：（1）掌握切削液的類型及選用（2）掌握工件材料切削加工性的影響因素及改善方法（3）能夠合理選擇刀具的角度和切削用量思政育人目標：（1）樹立“大國工匠”的敬業(yè)精神（2）激發(fā)心系國家建設，勇擔時代使命的愛國情懷教學重難點教學重點：切削液的類型及選用，工件材料的切削加工性，切削用量的選擇教學難點：改善工件材料切削加工性的方法，切削用量的選擇教學方法啟發(fā)式、講授法、案例分析法、討論法、總結法教學用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材教學設計→考勤（2min）→教學過程主要教學內容及步驟設計意圖課前任務【教師】上傳預習資料，發(fā)布預習任務，和學生負責人取得聯系，讓其提醒同學通過文旌課堂APP或其他學習軟件，完成課前任務請同學們查找金屬切削實例，思考在工程實際中金屬切削過程規(guī)律是怎么應用的？通過發(fā)起的線上任務，討論如何提高金加工安全性和零件的表面質量。【學生】完成課前任務通過課前任務，引導學生進行獨立思考，鍛煉其觀察、分析、總結的能力考勤

（2min）【教師】使用文旌課堂APP進行簽到【學生】按照老師要求簽到培養(yǎng)學生的組織紀律性，掌握學生的出勤情況互動導入

（3min）【教師】講述“任務引入”的案例（詳見教材），并提問：”出現這種情況是哪里出了問題呢？怎么才能避免這樣的情況發(fā)生呢？”，并隨機抽取學生回答問題【學生】聆聽、思考、回答通過設置疑問的方式，引導學生主動思考，激發(fā)學生的學習興趣傳授新知（40min）【教師】通過學生的回答，引出本課的知識點，講解切削液、工件材料的切削加工性、刀具角度與切削用量的選擇的相關內容一、切削液切削液是指在切削過程中注入工件與刀具或磨具之間的液體，它可以降低切削溫度，減小摩擦，提高金屬切削加工效率。切削液對于減少刀具磨損、改善表面加工質量和提高生產率有著非常重要的作用。1．切削液的作用冷卻：削液能將切削熱迅速地從切削區(qū)帶走，降低切削溫度，防止刀具受熱而降低刀具壽命。潤滑：切削液能滲入到刀具、切屑、加工表面之間，通過物理吸附或化學反應形成一層薄薄的潤滑膜，從而減小它們之間的摩擦力。清洗：切削液的流動可沖走切削區(qū)和機床導軌上的細小切屑及脫落的磨粒，避免劃傷已加工表面和機床導軌。防銹：在切削液中加入防銹添加劑之后，可在金屬材料表面形成附著力很強的一層保護膜（或與金屬材料發(fā)生化學反應形成化學膜），對工件、機床、刀具都能起到很好的防銹、防腐蝕作用。2．切削液的類型及選用切削液主要有水基切削液和油基切削液兩種，前者冷卻能力強，后者潤滑性能突出。1）水基切削液：主要成分是水、化學合成劑或乳化液。水基切削液中都添加有防腐劑，有的還會加入極壓添加劑。2）油基切削液：主要成分是各種礦物油、動物油、植物油或由它們組成的混合油，并根據需要添入各種添加劑，如極壓添加劑、油性添加劑等。?【教師】“根據水基切削液和油基切削液的成分，思考兩種切削液分別適合應用在什么工作環(huán)境下？”，隨機抽取學生回答?【學生】思考、討論、回答?【教師】總結學生的回答，講解切削液的分類及適用范圍，如下表所示。【點撥】教師補充知識點金屬切削加工中，除采用切削液作冷卻劑、潤滑劑外，少數情況下也采用二硫化鉬等固體作潤滑劑或采用各種氣體作冷卻劑。3．切削液的使用方法切削液的使用方法很多，常見的有澆注法、噴射法和噴霧法等。1）澆注法：將切削液通過泵送的方式直接澆注在切削區(qū)的使用方法。金屬切削加工中，澆注法應用最為廣泛。2）噴射法：切削液在高壓作用下，直接噴射進入切削區(qū)的使用方法。3）噴霧法：利用壓縮空氣和霧化裝置將切削液霧化，再將霧化后的切削液高速噴向切削區(qū)的使用方法。……（詳見教材）二、工件材料的切削加工性能工件材料的切削加工性是指在一定加工條件下工件材料被切削的難易程度。切削加工性是一個相對的概念，切削加工的具體情況和要求不同，則評價工件材料切削加工性的內容和指標不同。?【教師】介紹純鐵的材料特性，提問：“純鐵的切削加工性好不好？”，并隨機抽取學生回答問題?【學生】思考、討論、回答?【教師】總結學生的回答，講解工件材料的切削加工性的衡量指標純鐵材料工件的加工余量很容易被切除，但很難獲得較高的表面質量，因此在對該工件進行精加工時則認為其切削加工性不好。工件材料的切削加工性通常以刀具壽命、切削力和切削溫度、加工表面質量、切屑控制和斷屑的難易程度等指標進行衡量。1．影響工件材料切削加工性的基本因素（1）工件材料的強度和硬度一般情況下，工件材料的切削加工性隨其強度增高而降低。工件材料的高溫強度越高，切削加工性越差。（2）工件材料的塑性和韌性工件材料的塑性越大，切削力和切削變形越大，切削溫度越高，越容易與刀具發(fā)生黏結，加工表面質量越差。材料的韌性對切削加工性的影響與塑性相似。此外，韌性對斷屑的影響也比較明顯，在其他條件相同時，材料的韌性越高，斷屑越困難。（3）工件材料的彈性模量工件材料的彈性模量越大，切削加工性越差。（4）工件材料的導熱系數一般情況下，工件材料的導熱系數越高，切削加工性能越好，但加工過程中工件的溫升較快，需要注意加工尺寸的控制?！ㄔ斠娊滩模?．改善工件材料切削加工性的方法工件材料的切削加工性對零件的生產率和加工表面質量有很大的影響，所以在滿足零件使用要求的前提下，應盡量選用切削加工性較好的材料。在實際生產中，常通過調整材料的化學成分和采用熱處理的方法來改善其切削加工性。1）調整材料的化學成分2）熱處理……（詳見教材）?【教師】提問：“你知道哪些通過調整材料的化學成分或熱處理的方法改善工件材料切削加工性的實例？”，并隨機抽取學生回答問題?【學生】思考、討論、回答?【教師】總結學生的回答三、刀具角度的選擇1．前角的選擇前角越大，刀具的切削刃越鋒利，切削層的塑性變形和摩擦阻力越小，切削力和切削熱越小。但前角過大，將會使切削刃和刀尖的強度降低，同時會使刀具導熱體積減小，刀具壽命降低。2．后角的選擇增大后角可以減小刀具后刀面與工件之間的摩擦和后刀面的磨損，但后角過大會降低切削刃強度，惡化散熱條件，降低刀具壽命。3．主偏角的選擇主偏角的大小決定了切削層截面的形狀、切削分力的比例、刀尖的強度和散熱條件等，從而影響刀具壽命。4．刃傾角的選擇刃傾角主要影響切削刃的強度和切屑流出的方向。當刃傾角為正值時，切屑流向待加工表面；當刃傾角為負值時，切屑流向已加工表面；當刃傾角角度為零時，切屑沿正交平面方向流出?！ㄔ斠娊滩模┧?、切削用量的選擇所謂“合理”的切削用量，是指充分利用刀具切削性能和機床動力性能（功率、轉矩等），在保證質量的前提下，獲得高生產率和低成本的切削用量。1．切削用量的選擇原則粗加工時，在保證一定刀具壽命的前提下，要盡可能地提高單位時間的金屬切除量，即盡可能地提高生產率；精加工或半精加工時，在保證加工質量的前提下，兼顧必要的生產率。2．切削用量的選擇1）背吃刀量的選擇粗加工時，在工藝系統(tǒng)剛度允許的情況下，背吃刀量應根據加工余量確定。在保留后續(xù)加工余量的前提下，應盡量將粗加工余量一次走刀切完。但切削刃參加切削的工作長度（即切削寬度）不宜超過切削刃總長度的2/3。……（詳見教材）2）進給量的選擇粗加工時，進給量的選擇主要考慮工藝系統(tǒng)剛度、切削力和刀具的尺寸等，生產中一般根據經驗或查閱有關手冊選取，特殊情況時還要進行一些驗算。半精加工、精加工時，進給量的選擇主要考慮加工表面質量?！ㄔ斠娊滩模?）切削速度的選擇一般情況下可以先按刀具壽命計算出切削速度，然后再校驗機床功率是否超載。精加工及半精加工時，切削速度的選擇還應注意避免積屑瘤的產生?！ㄔ斠娊滩模?．提高切削用量的方法?【教師】：“你知道哪些通過調整材料的化學成分或熱處理的方法改善工件材料切削加工性的實例？”，并隨機抽取學生回答問題?【學生】思考、討論、回答?【教師】總結學生的回答，引出提高切削用量的方法1）采用切削性能更好的新型刀具材料；2）改善工件材料的切削加工性；3）改善冷卻潤滑條件；4）改進刀具，提高刀具刃磨質量；……（詳見教材）【學生】聆聽、理解、記憶通過知識講解與師生互動等方式，幫助學生了解切削液的作用、類型、使用方法等相關內容，采用案例分析的教學方法，引導學生從實例中提取問題和知識點知識競賽

（40min）【教師】組織知識競賽，競賽內容為前兩章知識自由組合，每5～6人為一組，老師組織各組進行知識競賽，知識競賽由團隊必答題、幸運互動題和快速搶答題三部分組成。【學生】完成分組【教師】說明詳細的競賽規(guī)則團隊必答題：老師向每組隨機提問一道題，組員舉手回答，答對得分，答錯不扣分。（說明：前面提問過的題，后面不再提問）幸運互動題：給第一組發(fā)一面紅旗（可用其他物品代替），然后老師背對學生喊“開始”，各組開始傳紅旗，老師喊“停止”時，拿紅旗的小組回答老師提出的問題。（說明：互動題進行十輪，前面提問過的題，后面不再提問）快速搶答題：老師將紅旗（或其他物品）放在講臺上，各組派一名代表在臺下指定位置處準備，老師喊“開始”，各組代表跑至講臺搶紅旗，搶到的代表抽簽選題然后進行解答，由老師給出評分。（說明：搶答進行三輪，已經回答過的問題，后面不能再選擇，每個問題10分）【學生】遵守規(guī)則、完成知識競賽，鞏固復習之前所學習的內容【教師】按照每組學生的實際表現情況進行評價安排知識回顧環(huán)節(jié)，帶領學生一起對前兩章節(jié)的知識點進行復習和鞏固；采用知識競賽的形式，一方面提高學生的學習參與度，另一方面能夠鍛煉學生的快速反應能力，培養(yǎng)良性競爭意識課堂小結

（3min）【教師】簡要總結本節(jié)課的要點本節(jié)課學習了金屬切削過程規(guī)律的應用，對切屑液的種類及選用、工件材料的切削加工性進行了講解，根據金屬切削過程的規(guī)律，提出了切削液、刀具角度、切削用量的選擇原則和方法。至此，有關金屬切削原理與刀具的相關內容就介紹到這里，希望同學們課下能針對金屬切削刀具及金屬切削產生的物理現象等重點內容多加練習，鞏固所學知識。【學生】總結回顧知識點總結本節(jié)課重難點知識內容，穿插復習回顧本章知識點，督促學生建立自我知識體系。作業(yè)布置

（2min）【教師】布置課后作業(yè)完成第