《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》授課教案

課程教學(xué)實(shí)施計(jì)劃

學(xué)

時(shí)總學(xué)時(shí)理論學(xué)時(shí)多媒體教學(xué)學(xué)時(shí)習(xí)題課實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)

劃

計(jì)

56565660

使用名稱出版社出版時(shí)間獲獎(jiǎng)情況

教

材機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)（第三“十一五”國家級(jí)規(guī)劃

機(jī)械工業(yè)出版社2009.6教材，面向二十一世紀(jì)

版）課程教材

通過本課程的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生了解和掌握機(jī)械制造技術(shù)的有關(guān)基本理論、基本知識(shí)和基本技

能，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

1.以金屬切削理論為基礎(chǔ)，要求掌握金屬切削的基本原理和基本知識(shí)，并有根據(jù)具體情況合

教理選擇加工方法（機(jī)床、刀具、切削用量、切削液等）的初步能力。

學(xué)2.以制造工藝為主線，耍求了解和掌握機(jī)械加工工藝過程和裝配工藝過程的基本原理和基本

要知識(shí)，具有設(shè)計(jì)工藝規(guī)程的初步能力。

求3.了解和掌握機(jī)械加工精度和表面質(zhì)量的基本理論和基本知識(shí)，具有綜合運(yùn)用、分析解決工

藝技術(shù)問題的初步能力。

4.了解常用機(jī)械加工方法和工作原理、工藝特點(diǎn)（范圍）及所用設(shè)備和工藝裝備，懂得合理

選用機(jī)床和工藝裝備。

5.對一些先進(jìn)機(jī)械制造技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢有一定了解。

教

學(xué)

創(chuàng)采用交互式、討論式、研究式和啟發(fā)式教學(xué)方法，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；將課本的上的理

論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，訓(xùn)練了學(xué)生的工程創(chuàng)新能力；將講授與自學(xué)相結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生的自

新

主學(xué)習(xí)能力。

與

運(yùn)用現(xiàn)代化多媒體教學(xué)手段，擴(kuò)大教學(xué)信息量，解決內(nèi)容與學(xué)時(shí)的矛盾，同時(shí)使得課堂教學(xué)

更變得更加形象與生動(dòng)，教學(xué)效果好。

新

總評成績=平時(shí)成績X20++考試

考核方式平時(shí)成績+考試成績（閉卷）成績計(jì)算方法

成績X80%

學(xué)時(shí)進(jìn)度計(jì)劃

授課章目錄教學(xué)方法與手段

分配（周次）

緒論1多媒體教學(xué)第1周

機(jī)械加工方法1多媒體教學(xué)第1周

金屬切削原理與刀具10多媒體教學(xué)第1―3周

金屬切削機(jī)床8多媒體教學(xué)第4—5周

機(jī)床夾具原理與設(shè)計(jì)10多媒體教學(xué)第6-8周

機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制12多媒體教學(xué)第8-11周

第11—14

工藝規(guī)程設(shè)計(jì)12多媒體教學(xué)

周

先進(jìn)制造技術(shù)2多媒體教學(xué)第14周

各章教學(xué)實(shí)施計(jì)劃

授課章名稱

緒論課時(shí)安排1學(xué)時(shí)

授課時(shí)間

教學(xué)目的、要求（分了解、理解、掌握三個(gè)層次要求）：

1.本課程的內(nèi)容、學(xué)習(xí)要求和學(xué)習(xí)方法

2.理解制造、制造業(yè)和制造技術(shù)的概念；理解單工序與制造系統(tǒng)、零件與機(jī)器的概念

教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）：

基本內(nèi)容

一、制造與制造業(yè)

二、單工序與制造系統(tǒng)

三、零件與機(jī)器

四、本課程的內(nèi)容與學(xué)習(xí)要求

五、本課程的學(xué)習(xí)方法

1

討論、思考題、作業(yè):

參考書目（含參考書、文獻(xiàn)等）具體內(nèi)容:

各章教學(xué)實(shí)施計(jì)劃

授課章名稱

機(jī)械加工方法課時(shí)安排1學(xué)時(shí)

授課時(shí)間

教學(xué)目的、要求（分了解、理解、掌握三個(gè)層次要求）：

1.理解零件的成形原理；

2.理解并掌握車、銃、包1」、鉆、鎮(zhèn)、磨等機(jī)械加工方法的適用場合、主運(yùn)動(dòng)及進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、

特點(diǎn)；

3.了解齒面加工和復(fù)雜曲面加工的所應(yīng)用的機(jī)械加工方法；

4.理解特種加工的概念；了解電火花加工、電解加工、激光加工、超聲波加工等特種加工

方法的原理及特點(diǎn)。

教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）：

基本內(nèi)容

1.1零件的成形原理

一、△W<0的制造過程

二、Am=0的制造過程

三、△相>0的制造過程

1.2機(jī)械加工方法

一、車削二、銃削

三、刨削（插削）四、鉆削與鏈削

五、齒面加工六、復(fù)雜曲面加工

七、磨削八、特種加工

2

重點(diǎn)

'不同機(jī)械加工方法的零件成形特點(diǎn)及適用場合;

難點(diǎn)

不同機(jī)械加工方法主運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)的確定；

討論、思考題、作業(yè)：

課本第一章課后思考與練習(xí)題1?5。

參考書目（含參考書、文獻(xiàn)等）具體內(nèi)容:

各章教學(xué)實(shí)施計(jì)劃

授課章名稱

金屬切削原理與刀具課時(shí)安排10學(xué)時(shí)

授課時(shí)間

教學(xué)目的、要求（分了解、理解、掌握三個(gè)層次要求）：

1.理解切削加工的概念；理解切削運(yùn)動(dòng)中主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的概念和區(qū)別；理解加工表面

的相關(guān)概念；掌握切削三要素的概念和計(jì)算方法；理解切削層幾何參數(shù)的概念及其與切削三

要素的關(guān)系；理解并掌握刀具切削部分的組成和刀具角度的標(biāo)注；了解各種常用刀具及其各

自特點(diǎn)；

2.理解刀具材料的特性和選用；

3.理解金屬切削過程中的變形；理解切削過程中切屑的產(chǎn)生機(jī)理和切屑的類型和控制措施；

理解積屑瘤現(xiàn)象的產(chǎn)生原因及對切削加工的影響；

4.理解切削力、切削熱的產(chǎn)生原因，掌握切削力、切削熱的測量和計(jì)算方法；

5.理解刀具磨損的原因和形式；掌握刀具壽命的概念和計(jì)算方法；

6.理解切削過程中對切削條件的選擇原則；

7.了解高速切削機(jī)理及其對刀具的要求。

3

教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）:

基本內(nèi)容

2.1刀具的結(jié)構(gòu)

一、運(yùn)動(dòng)與切削要素二、刀具角度

三、刀具種類

2.2刀具材料

一、刀具材料應(yīng)具備的性能二、常用的刀具材料

三、新型刀具材料

2.3金屬切削過程及其物理現(xiàn)象

一、切屑形成的過程二、切屑的類型及其控制

三、積屑瘤現(xiàn)象

2.4切削力與切削功率

一、切削力的來源、切削合力及其分解、切削功率二、切削力的測量

三、切削力的經(jīng)驗(yàn)公式和切削力的估算

2.5切削熱和切削溫度

一、切削熱的產(chǎn)生和傳導(dǎo)二、切削溫度的測量

三、影響切削溫度的主要因素四、切削液

五、切削溫度對工件、刀具和切削過程的影響

2.6刀具磨損和刀具壽命

一、刀具磨損的形態(tài)及其原因二、刀具磨損過程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)

三、刀具壽命的經(jīng)驗(yàn)公式

2.7切削用量的選擇及工件材料加工性

一、切削用量的選擇二、工件材料的可加工性

2.8高速切削及刀具

一、高速切削的概念與特點(diǎn)二、高速切削的機(jī)理

三、高速切削的刀具

重點(diǎn)

1）金屬切削過程的基本定義：包括切削運(yùn)動(dòng)、切削表面、切削用量及切削層幾何參數(shù)

的基本概念；

2）刀具角度的定義、參考平面及標(biāo)注角度，特別是要掌握正交參考系中的3個(gè)參考平

面和5個(gè)主要角度的基本定義，掌握外圓車刀、端面車刀和切斷刀的角度標(biāo)注方法；

3）幾種常用刀具的應(yīng)用特點(diǎn)，特別是車刀、銃刀和孔加工刀具的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)；

4）常用刀具材料的要求、類型和特點(diǎn)；

5）金屬切削過程中的切削變形、切削力、切削溫度、刀具磨損及壽命等四大規(guī)律，以

及四大規(guī)律在生產(chǎn)中的應(yīng)用。要求學(xué)生理解金屬切削過程的四大規(guī)律，包括工件材料強(qiáng)度和

硬度、刀具幾何參數(shù)、切削用量等因素對切削變形、切削力、切削溫度和刀具壽命的影響，

具備合理選擇切削刀具幾何參數(shù)、切削用量和切削液的初步能力。

難點(diǎn)

4

1）刀具幾何角度的三維空間定義與理解；

2）切削變形、切削力與切削溫度與工藝參數(shù)的關(guān)系與變化規(guī)律。

3）刀具壽命與各工藝參數(shù)的關(guān)系及變化規(guī)律。

討論、思考題、作業(yè)：

課本第二章課后思考與練習(xí)題1?27。

參考書目（含參考書、文獻(xiàn)等）具體內(nèi)容:-

各章教學(xué)實(shí)施計(jì)劃

授課章名稱

金屬切削機(jī)床課時(shí)安排10學(xué)時(shí)

授課時(shí)間

5

教學(xué)目的、要求（分了解、理解、掌握三個(gè)層次要求）：

1.了解機(jī)床的基本組成和技術(shù)性能指標(biāo)；掌握機(jī)床的分類和型號(hào)編制規(guī)則；

2.了解金屬切削機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成；理解其各個(gè)部件應(yīng)滿足的基本要求及結(jié)構(gòu)形式;

3.了解常用金屬切削機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及適用范圍；

4.了解高速加工機(jī)床及其組成部件的特點(diǎn)；

教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）：

基本內(nèi)容

3.1概述

一、機(jī)床的基本組成二、機(jī)床的運(yùn)動(dòng)

三、機(jī)床技術(shù)性能指標(biāo)四、機(jī)床精度與剛度

五、機(jī)床型號(hào)的編制

3.2金屬切削機(jī)床部件

一、傳動(dòng)系統(tǒng)二、主軸部件

三、機(jī)床支承件四、機(jī)床導(dǎo)軌

五、機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置

3.3常用的金屬切削機(jī)床

一、車床二、磨床

三、鉆床四、銃床

五、加工中心

3.4高速加工機(jī)床

一、簡介二、高速主軸技術(shù)

三、高速機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)四、高速加工機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)

重點(diǎn)

''主要講授金屬切削機(jī)床的基本知識(shí)與各類機(jī)床的應(yīng)用。要求學(xué)生了解金屬切削機(jī)床的基

本知識(shí)，包括機(jī)床的分類、型號(hào)、主要技術(shù)參數(shù)；了解典型機(jī)床的結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)；了解各類機(jī)

床的用途，具備合理選用機(jī)床的初步能力。

難點(diǎn)

“機(jī)床運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)鏈分析、常用機(jī)床的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

討論、思考題、作業(yè)：

課本第三章課后思考與練習(xí)題1?8。

6

參考書目（含參考書、文獻(xiàn)等）具體內(nèi)容:

各章教學(xué)實(shí)施計(jì)劃

授課章名稱

機(jī)床夾具原理與設(shè)計(jì)課時(shí)安排10學(xué)時(shí)

授課時(shí)間

教學(xué)目的、要求（分了解、理解、掌握三個(gè)層次要求）：

1.了解機(jī)床夾具的概念、工作原理、作用、分類和組成；

2.理解并熟練掌握工件的定位原理；了解常用的定位方式和定位元件；能夠熟練分析定位

方案的自由度限制及是否合理；

3.理解基準(zhǔn)和定位誤差的概念，熟練掌握定位誤差的計(jì)算方法；

4.了解夾緊機(jī)構(gòu)的組成；理解夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則；掌握常見夾緊機(jī)構(gòu)的原理；

5.了解各種類型夾具的原理、設(shè)計(jì)特點(diǎn)和構(gòu)成；

6.理解并掌握夾具設(shè)計(jì)的基本步驟；

7

教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）:

基本內(nèi)容

概述

一、工件的裝夾方法二、機(jī)床夾具的工作原理和在機(jī)械加工過程中的作用

三、夾具的分類與組成

4.2工件在夾具中的定位

一、六點(diǎn)定位原理二、常用的定位方式和定位元件

4.3定位誤差分析

一、基準(zhǔn)的概念二、調(diào)刀基準(zhǔn)的概念

三、定位誤差及其產(chǎn)生原因四、定位誤差的計(jì)算

五、保證加工精度的條件

4.4工件在夾具中的夾緊

一、夾緊裝置的組成及基本要求二、夾緊力的確定

三、典型夾緊機(jī)構(gòu)四、夾緊動(dòng)力源裝置

4.5各類機(jī)床夾具

一、車床夾具二、銃床夾具

三、鉆床夾具四、夾緊動(dòng)力源裝置

4.6現(xiàn)代機(jī)床夾具

一、自動(dòng)線夾具二、組合夾具

三、通用可調(diào)夾具和成組夾具四、數(shù)控機(jī)床夾具

4.7機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)步驟

重點(diǎn)

主要講授機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)和常用夾緊機(jī)構(gòu)。要求學(xué)生理解工件定位概念和六點(diǎn)

定位原理、四種定位情況、常用定位元件及其所限制的自由度；掌握定位誤差的計(jì)算與分析

方法；掌握夾緊力三要素的設(shè)計(jì)原則，了解斜楔、螺旋、偏心和定心夾緊裝置的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn);

了解不同機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用場合，初步掌握夾具的設(shè)計(jì)方法。

難點(diǎn)

六點(diǎn)定位原理的理解與應(yīng)用；夾緊誤差分析與計(jì)算；典型夾緊機(jī)構(gòu)分析。

討論、思考題、作業(yè)：

課本第四章課后思考與練習(xí)題1?19。

參考書目（含參考書、文獻(xiàn)等）具體內(nèi)容:

8

各章教學(xué)實(shí)施計(jì)劃

授課章名稱

機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制課時(shí)安排12學(xué)時(shí)

授課時(shí)間

教學(xué)目的、要求（分了解、理解、掌握三個(gè)層次要求）：

1.理解機(jī)械加工精度、加工誤差的概念和影響因素；了解加工經(jīng)濟(jì)精度的概念；理解零件

獲得加工精度的方法；

2.理解影響加工精度的各種因素，掌握這些因素對加工精度影響規(guī)律；掌握保證和提高加

工精度的途徑；

3.理解加工誤差的性質(zhì)；掌握加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法；

4.了解表面質(zhì)量對零件使用性能的影響；理解機(jī)械加工表面粗糙度及其影響因素；理解機(jī)

械加工后表面物理力學(xué)性能的變化；了解控制加工表面質(zhì)量的途徑；

5.了解機(jī)械加工過程中振動(dòng)的基本概念及控制途徑；

9

教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）:

基本內(nèi)容

5.1機(jī)械加工精度的基本概念

一、加工精度與加工誤差二、加工經(jīng)濟(jì)精度

三、零件獲得加工精度的方法

5.2影響加工精度的因素及其分析

一、原理誤差二、機(jī)床誤差

三、調(diào)整誤差四、工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響

五、工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差六、內(nèi)應(yīng)力引起的變形

七、保證和提高加工精度的途徑

5.3加工誤差的綜合分析

一、加工誤差的性質(zhì)二、加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法

5.4機(jī)械加工表面質(zhì)量

一、概述二、表面質(zhì)量對零件使用性能的影響

三、機(jī)械加工表面粗糙度及其影響因素四、機(jī)械加工后表面物理力學(xué)性能的變化

五、控制加工表面質(zhì)量的途徑

5.5機(jī)械加工過程中振動(dòng)的基本概念

一、機(jī)械加工過程中的強(qiáng)迫振動(dòng)二、機(jī)械加工過程中的自激振動(dòng)

三、控制機(jī)械加工振動(dòng)的途徑

重點(diǎn)

1）各種原始誤差對加工精度的影響和控制加工誤差，保證加工精度的理論與方法。要

求學(xué)生理解加工精度的基本概念，包括系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差、剛度、誤差復(fù)映等；了解影響

加工精度的主要因素，包括機(jī)床誤差、加工原理誤差、工藝系統(tǒng)力和熱變形誤差等；能運(yùn)用

統(tǒng)計(jì)分析法進(jìn)行零件加工質(zhì)量和廢品率分析，提出提高加工精度的措施。

2）機(jī)械加工表面質(zhì)量的基本概念和機(jī)械加工表面質(zhì)量對零件使用性能與壽命的影響、

改善表面質(zhì)量的方法。要求學(xué)生理解機(jī)械加工表面質(zhì)量的含義，理解冷作硬化、殘余應(yīng)力、

金相組織變化、磨削燒傷等因素對加工表面質(zhì)量的影響；初步掌握分析機(jī)械加工表面質(zhì)量的

方法，針對性提出改善加工質(zhì)量的途徑。

難點(diǎn)

,1）分析工藝系統(tǒng)的原始誤差對零件的幾何形狀與尺寸的影響規(guī)律與解決方法，根據(jù)誤

差統(tǒng)計(jì)規(guī)律進(jìn)行工藝系統(tǒng)分析；

2）表面質(zhì)量的主要內(nèi)容與加工精度的區(qū)別與聯(lián)系，影響表面質(zhì)量的主要因素與規(guī)律，

磨削過程的表面質(zhì)量。

10

討論、思考題、作業(yè):

課本第五章課后思考與練習(xí)題1?26。

參考書目（含參考書、文獻(xiàn)等）具體內(nèi)容:

各章教學(xué)實(shí)施計(jì)劃

授課章名稱

工藝規(guī)程設(shè)計(jì)課時(shí)安排12學(xué)時(shí)

授課時(shí)間

教學(xué)目的、要求（分了解、理解、掌握三個(gè)層次要求）：

1.理解并掌握機(jī)械加工工藝規(guī)程的相關(guān)概念；

2.掌握機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的步驟、原則；掌握工藝路線擬定中定位基準(zhǔn)的選擇原則；

理解工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中加工方法的選擇、加工階段的劃分、工序的順序安排的相關(guān)原則；

3.理解加工余量、工序尺寸的概念和確定方法；理解尺寸鏈的概念，掌握尺寸鏈的確定方

法；

4.理解時(shí)間定額的概念；理解工藝過程技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析方法；了解工藝文件的組成；

5.掌握裝配的相關(guān)概念；掌握保證裝配精度的工藝方法；

11

教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）：

基本內(nèi)容

6.1概述

一、生產(chǎn)過程與工藝過程二、機(jī)械加工工藝過程的組成三、生產(chǎn)類型與加工工藝

過程的特點(diǎn)

四、工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)原則及原始資料

6.2機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)

一、機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟二、制定機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)要解決

的主要問題

6.3加工余量及工序尺寸

一、加工余量及其影響因素二、工序尺寸及其公差的確定

6.4工藝尺寸鏈

一、工藝尺寸鏈的定義和特征二、尺寸鏈的組成和尺寸鏈圖的作法

三、尺寸鏈的基本計(jì)算式四、工藝尺寸鏈分析與計(jì)算的實(shí)例

6.5機(jī)械加工工藝過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析及工藝文件

一、時(shí)間定額二、工藝過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

三、工藝文件四、制定機(jī)械加工工藝規(guī)程實(shí)例

6.6機(jī)器裝配工藝規(guī)程設(shè)計(jì)

一、機(jī)器裝配生產(chǎn)類型及其特點(diǎn)二、達(dá)到裝配精度的工藝方法

三、裝配尺寸鏈四、裝配工藝的制定

重點(diǎn)

1）制定機(jī)械加工工藝規(guī)程的基本概念、基本內(nèi)容與基本計(jì)算。要求學(xué)生理解工藝過程、

工序、工步、工位、生產(chǎn)類型、生產(chǎn)成本等基本概念；理解工藝規(guī)程制定中的基本內(nèi)容（定

位基準(zhǔn)選擇、工藝路線擬定、加工階段的劃分和工序安排、加工余量的確定、機(jī)械加工技術(shù)

經(jīng)濟(jì)分析等）；工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，一般原則和程序；掌握工序尺寸鏈的計(jì)算方法；

具備制定一般零件機(jī)械加工工藝規(guī)程的初步能力。

2）保證機(jī)器裝配精度的方法、裝配尺寸鏈的計(jì)算原理和方法、裝配工藝規(guī)程的制訂。

要求學(xué)生了解保證機(jī)器裝配精度的四種方法（互換法、選配法、修配法和調(diào)整法）；掌握裝

配尺寸鏈計(jì)算原理與方法；具備分析和制訂裝配工藝規(guī)程的初步能力。

難點(diǎn)

1）基準(zhǔn)概念的理解與應(yīng)用；

2）工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的原則，簡單零件的工藝規(guī)程制訂與分析；

3）裝配尺寸鏈（特別是空間尺寸鏈）的分析和計(jì)算。

討論、思考題、作業(yè):

課本第六章課后思考與練習(xí)題1?23。

12

參考書目（含參考書、文獻(xiàn)等）具體內(nèi)容:

各章教學(xué)實(shí)施計(jì)劃

授課章名稱

先進(jìn)制造技術(shù)課時(shí)安排2學(xué)時(shí)

授課時(shí)間

教學(xué)目的、要求（分了解、理解、掌握三個(gè)層次要求）：

1.了解快速原型制造技術(shù)、精密超精密加工技術(shù)和微細(xì)加工技術(shù)的概念、原理及工藝方法。

13

教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）:

基本內(nèi)容

7.1快速原型制造技術(shù)

一、簡介二、快速成形的基本原理

三、快速成形的工藝方法四、基于快速成形的快速模具技術(shù)

7.2精密超精密加工技術(shù)

一、精密和超精密加工的概念二、超精密車削

三、超精密磨削

7.3微機(jī)械及其微細(xì)加工技術(shù)

一、簡介二、微細(xì)加工技術(shù)

三、典型微電子機(jī)械系統(tǒng)裝置

討論、思考題、作業(yè)：

課本第七章課后思考與練習(xí)題1?6。

參考書目（含參考書、文獻(xiàn)等）具體內(nèi)容:

課堂教學(xué)實(shí)施計(jì)劃

教學(xué)過程設(shè)計(jì):復(fù)習(xí)分鐘：授新課io。分鐘

弟"I討論一一分鐘；其它一分鐘

授課類型（請打。）：理論課。討論課口實(shí)驗(yàn)課口習(xí)題課口其它口

教學(xué)方式（請打/）：講授J討論口示教口指導(dǎo)口其它口

教學(xué)手段（請打。）：多媒體）模型口實(shí)物口掛圖口音像口其它口

14

教學(xué)內(nèi)容(包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn))：

緒論

一、制造業(yè)與制造技術(shù)

1.制造人類按照市場需求，運(yùn)用主觀掌握的知識(shí)和技能，借助于手工或可以利用的客觀物質(zhì)工具，采

用有效的工藝方法和必要的能源，將原材料轉(zhuǎn)化為最終物質(zhì)產(chǎn)品并投放市場的全過程。

(1)狹義；(2)廣義

2.制造業(yè)

(1)定義將制造資源，包括物料、設(shè)備、工具、資金、信息和人力等，通過制造過程轉(zhuǎn)化為可供人們

使用和消費(fèi)的產(chǎn)品的行業(yè)。制造業(yè)是所有與制造有關(guān)的企業(yè)群體的總稱。

(2)制造業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位

3.制造技術(shù)

(1)定義按照人們所需的目的，運(yùn)用知識(shí)和技能，利用客觀物質(zhì)工具，使原材料變成產(chǎn)品的技術(shù)總稱。

制造技術(shù)是制造業(yè)的技術(shù)支柱，是一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長的根本動(dòng)力。

(2)重要性

二、機(jī)器與零件

零件是機(jī)器的組成單元，裝配時(shí)機(jī)器是由零件單元逐一裝配而成，但在設(shè)計(jì)的時(shí)候卻是從整臺(tái)機(jī)器開始

的。一種新產(chǎn)品(機(jī)器)的開發(fā)內(nèi)容包括概念設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、樣機(jī)試制與評審、工藝設(shè)計(jì)、新

產(chǎn)品鑒定、試銷、生產(chǎn)準(zhǔn)備、批量生產(chǎn)等。而在制造過程中，先加工出合格的零件，然后再通過合理的裝配

工藝將零件裝配成滿足一定功能的機(jī)器。

三、單工序與制造系統(tǒng)

制造技術(shù)已從單工序的研究發(fā)展到制造系統(tǒng)的研究。

在制造系統(tǒng)中，包含了三個(gè)流，即物質(zhì)流、信息流和資金流。物質(zhì)流主要指由毛坯到產(chǎn)品的有形物質(zhì)流

動(dòng)；信息流主要指生產(chǎn)活動(dòng)的設(shè)計(jì)、規(guī)劃、調(diào)度與控制；而資金流則包括了成本管理、利潤規(guī)劃及費(fèi)用流動(dòng)

等。為使整個(gè)制造系統(tǒng)有效地運(yùn)行，三種流必須通暢、協(xié)調(diào)。

四、本課程的內(nèi)容

本課程在內(nèi)容安排上力求精簡，遵循人的認(rèn)知規(guī)律，主要介紹了機(jī)械產(chǎn)品中零件的成形原理及方法、機(jī)

械加工工藝裝備、制造過程設(shè)計(jì)、制造過程質(zhì)量控制及先進(jìn)制造技術(shù)等內(nèi)容。

五、本課程的學(xué)習(xí)要求

六、本課程的學(xué)習(xí)方法

第一章機(jī)械加工方法

1.1零件的成形原理

機(jī)器或設(shè)備中的零件要完成一定的功能，首先必須具備一定的形狀。這些形狀可以通過不同的成形原理

來完成。按零件由原材料或毛坯制造成零件過程中質(zhì)量m的變化，可分為AmcO,△/〃=(),Am〉。三種

原理，不同原理采用不同的成形工藝方法。

(1)A/n<0：材料去除原理，即在制造過程中通過材料逐漸被去除而獲得需要的幾何形狀，如傳統(tǒng)的

切削加工方法，包括切削、磨料磨削、特種加工等；

(2)Am=O：材料基本不變原理，即成形前后材料主要發(fā)生形狀變化，而質(zhì)量基本不變，如鑄造、鍛

造及模具成形(注塑、沖壓等)工藝；

(3)Am〉。：材料累加成形原理，在成形中通過材料累加獲得所需形狀，如快速原型制造(RPM：Rapid

PrototypingManufacturing)技術(shù)。

1.2機(jī)嬴加工方法

切削運(yùn)動(dòng)刀具與工件間的相對運(yùn)動(dòng)(刀具運(yùn)動(dòng))稱為切削運(yùn)動(dòng)，即表面成形運(yùn)動(dòng)。切削運(yùn)動(dòng)可分解為

主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

(1)主運(yùn)動(dòng)；(2)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

一、車削

車削加工的特點(diǎn)是工件旋轉(zhuǎn)、形成主切削運(yùn)動(dòng)；(重點(diǎn)、難點(diǎn))

15

車削加工后形成的面主要是回轉(zhuǎn)表面，也可加工工件的端面；

車削加工精度一般為IT8-IT7,表面粗糙度品為6.3—1.6Um。精車時(shí)，可達(dá)IT6-IT5,表面粗糙度

Ra可達(dá)0.4—0.1um?

車削的生產(chǎn)率高，切削過程比較平穩(wěn)，刀具較簡單。

二、銃削

銃削的主切削運(yùn)動(dòng)是刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，工件通過裝夾在機(jī)床的工作臺(tái)上完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。(重點(diǎn)、難點(diǎn))

銃削的加工精度一般可達(dá)IT8—IT7,表面粗糙度小為6.3—0.8um。

普通銃削一般能加工平面或槽面等，用成形銃刀也可加工出特定的曲面，如銃削齒輪等。數(shù)控銃床可通

過數(shù)控系統(tǒng)控制幾個(gè)軸按一定關(guān)系聯(lián)動(dòng)，銃出復(fù)雜曲面來。

(1)臥銃和立銃

(2)順銃和逆銃

三、刨削

包U削時(shí)，刀具的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)為主切削運(yùn)動(dòng)，工件與工作臺(tái)的間歇直線運(yùn)動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。(重點(diǎn)、難點(diǎn))

因此刨削的速度不可能太高，生產(chǎn)率較低。刨削比銃削平穩(wěn)，其加工精度一般可達(dá)IT8—IT7,表面粗糙

度已為3.2—1.6um,精刨時(shí)平面度可達(dá)0.02/1000,表面粗糙度幾可達(dá)0.8—0.4um。

(1)設(shè)備：牛頭刨床和龍門刨床；

(2)插削

四、鉆削與鏈削

(1)鉆削鉆頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主切削運(yùn)動(dòng)，鉆頭的軸向運(yùn)動(dòng)是進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。(重點(diǎn)、難點(diǎn))

鉆削的加工精度較低，一般只能達(dá)到IT13—IT11,表面粗糙度已一般為12.5—0.8um。對精度和表面質(zhì)

量要求高的小孔，在鉆孔后常采用擴(kuò)孔和錢孔進(jìn)行半精加工和精加工。

單件、小批量生產(chǎn)中，中小型工件上較大的孔(D<50mm),常用立式鉆床加工；大中型工件上的孔，用

搖臂鉆床加工。

擴(kuò)孔采用擴(kuò)孔鉆頭，較孔采用絞刀進(jìn)行加工，較削加工精度一般為IT9-IT8,表面粗糙度乂為1.6—0.4

um。擴(kuò)孔和較孔時(shí)，擴(kuò)孔鉆和錢刀均在原底孔的基礎(chǔ)上進(jìn)行加工，無法提高孔軸線的位置精度和直線度。

(2)鎮(zhèn)削鏈刀隨鋒桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)，形成主切削運(yùn)動(dòng)，而工件與工作臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)形成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。(重點(diǎn)、

難點(diǎn))

鍵孔后軸線是由鍵桿的回轉(zhuǎn)軸線決定的，因此可以校正原底孔軸線的位置精度。

鎮(zhèn)孔可在像床上或車床上進(jìn)行。

饃孔加工精度一般為IT10—IT8,表面粗糙度總為3.2—0.8um。

五、齒面加工

(1)成形法用與被加工齒輪齒槽形狀相同的成形刀具切削齒輪。所使用的機(jī)床為普通銃床，刀具為成

形銃刀，需要兩個(gè)簡單的成形運(yùn)動(dòng)：刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(主運(yùn)動(dòng))和直線移動(dòng)(進(jìn)給運(yùn)動(dòng))。

(2)展成法亦稱范成法或包絡(luò)法，其加工齒輪是利用齒輪的嚙合原理進(jìn)行的，即把齒輪的嚙合副(齒

條一齒輪，齒輪一齒輪)中的一個(gè)轉(zhuǎn)化為刀具，另一個(gè)轉(zhuǎn)化為工件，并強(qiáng)制刀具與工件嚴(yán)格地按照運(yùn)動(dòng)關(guān)系

嚙合(作范成運(yùn)動(dòng))，則刀具切削刃在各瞬間位置的包絡(luò)線就形成了工件的齒廓線。采用范成原理加工齒輪的

機(jī)床有滾齒機(jī)、插齒機(jī)、磨齒機(jī)、剃齒機(jī)和笫齒機(jī)等。

六、復(fù)雜曲面加工

(1)仿形銃有原型作為靠模，加工中球頭仿形頭始終以一定壓力接觸原型曲面，仿形頭的運(yùn)動(dòng)變換為

電感量，信號(hào)經(jīng)過放大控制銃床三個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)，形成刀頭沿曲面運(yùn)動(dòng)的軌跡。仿形加工的誤差取決于原型精

度、靠模壓力、切削用量及曲面本身的復(fù)雜程度等。

(2)數(shù)控銃數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)為曲面加工提供了更有效的方法。在數(shù)控銃床或加工中心上加工時(shí)，曲面

是通過球頭銃刀逐點(diǎn)按曲面坐標(biāo)值加工而成。采用加工中心加工復(fù)雜曲面的優(yōu)勢是：加工中心上有刀庫，配

備幾十把刀具，對曲面的粗、精加工及凹曲面的不同曲率半徑的要求，都能選到合適的刀具。同時(shí)，通過一

次裝夾，可完成各主要表面及輔助表面如孔、螺紋、槽等的加工，有利于保證各加工表面的相對位置精度。

七、磨削

磨削以砂輪或其他模具對工件進(jìn)行加工，主運(yùn)動(dòng)是砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)砂輪上的每個(gè)磨粒都可以看成是一個(gè)

16

微小刀齒，砂輪的磨削過程，實(shí)際上是磨粒對工件表面的切削、刻削和滑擦三種作用的綜合效應(yīng)。

按功能不同，磨削可分為外圓磨、內(nèi)圓磨、平面磨等，分別用于外援面、內(nèi)孔及平面的加工。

磨削時(shí)，由于切削刃很多，所以加工過程平穩(wěn)，精度高，表面粗糙度小。磨床為精加工機(jī)床，磨削精度

可達(dá)IT7—IT5,表面粗糙度Ga可達(dá)1.6—0.025um,甚至可達(dá)0.1—0.008um。

八、特種加工

科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展提出了許多傳統(tǒng)切削加工方法難以完成的加工任務(wù)，如具有高硬度、高強(qiáng)度、高脆性

或高熔點(diǎn)的各種難加工材料零件的加工，具有較低剛度或復(fù)雜曲面形狀的特殊零件的加工等。特種加工方法

正是為完成這些加工任務(wù)而產(chǎn)生和發(fā)展起來的。

特種加工方法區(qū)別于傳統(tǒng)的切削加工方法，是利用化學(xué)、物理（電、聲、光、熱、磁）或電化學(xué)方法對

工件材料進(jìn)行去除的一系列加工方法的總稱。這些加工方法包括：化學(xué)加工（CHM）、電化學(xué)加工（ECM）、

電化學(xué)機(jī)械加工（ECMM）、電火花加工（EDM）、電接觸加工（RHM）、超聲波加工（USM）、激光束加工（LBM）、

離子束加工（舊M）、電子束加工（EBM）、等離子體加工（PAM）、電液加工（EHM）、磨料流加工（AFM）、

磨料噴射加工（AJM）、液體噴射加工（HDM）及各類復(fù)合加工等。

（1）電火花加工

（2）電解加工

（3）激光加工

（4）超聲波加工

課堂教學(xué)實(shí)施計(jì)劃

~~教學(xué)過程設(shè)計(jì):復(fù)習(xí)分鐘；授新課100分鐘

弟妹|討論分鐘；其它分鐘

授課類型（請打J）：理論課J討論課口實(shí)驗(yàn)課口習(xí)題課口其它口

教學(xué)方式（請打J）：講授J討論口示教口指導(dǎo)口其它口

教學(xué)手段（請打J）：多媒體J模型口實(shí)物口掛圖口音像口其它口

17

教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）：

第二章金屬切削原理與刀具

2.1刀具的結(jié)構(gòu)

一、切削要素（重點(diǎn)）

（1）切削表面1）己加工表面；2）待加工表面；3）加工表面（過渡表面）

（2）切削用量1）切削速度：2）進(jìn)給量；3）背吃刀量（切削深度）

（3）切削層幾何參數(shù)1）切削寬度；2）切削厚度；3）切削面積

二、刀具角度（重點(diǎn)、難點(diǎn)）

（1）刀具切削部分組成（三面、兩刃、一尖）

1）三面

a）前（刀）面刀具上與切屑接觸并相互作用的表面；

b）主后（刀）面刀具上與工件過渡表面接觸并相互作用的表面；

c）副后（刀）面刀具上與工件已加工表面接觸并相互作用的表面；

2）兩刃

a）主切削刃前刀面與主后刀面的交線，它完成主要的切削工作：

b）副切削刃前刀面與副后刀面的交線，它配合主切削刃完成切削工作，最終形成已加工表面；

3）一尖

刀尖連接主切削刃和副切削刃的一段切削刃，它可以是一個(gè)小的直線段或圓弧。

其他類型的刀具，如刨刀、鉆頭和銃刀等，都可看作是車刀的演變和組合。

（2）刀具角度的參考平面

1）正交平面參考系切削平面、基面和正交平面共同組成標(biāo)注刀具角度的正交平面參考系。

a）切削平面通過主切削刃上某一點(diǎn)并與工件加工表面相切的平面；

b）基面通過主切削刃上某一點(diǎn)并與該點(diǎn)切削速度方向相垂直的平面：

c）正交平面通過主切削刃上某一點(diǎn)并與主切削刃在基面上的投影相垂直的平面；

2）法平面參考系

3）（進(jìn)給一背）平面參考系

（3）刀具的標(biāo)注角度

1）前角7。：在正交平面內(nèi)測量的前刀面與基面之間的夾角。表示前面的傾斜程度，有正、負(fù)和零之分。

2）后角在正交平面內(nèi)測量的主后刀面與切削平面之間的夾角。表示主后刀面的傾斜程度，一般為

正。

3）主偏角Kr:在基面內(nèi)測量的主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給方向上的夾角。一般為正。

4）副偏角盯'：在基面內(nèi)測量的副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)反方向的夾角，一般為正值。

5）刃傾角4s：在切削平面內(nèi)測量的主切削刃與基面之間的夾角。當(dāng)主切削刃呈水平時(shí)，4s=0；當(dāng)?shù)都?/p>

為主切削刃最低點(diǎn)時(shí)，2s<0;當(dāng)?shù)都鉃橹髑邢魅猩献罡唿c(diǎn)時(shí)，/s>0。

（4）刀具的工作角度

1）刀具安裝位置對工作角度的影響

2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對工作角度的影響

三、刀具種類

（1）刀具分類

1）按加工方式和具體用途：可分為車刀、孔加工刀具、銃刀、拉刀、螺紋刀具、齒輪刀具、自動(dòng)線及數(shù)

控機(jī)床刀具和磨具等幾大類型。

2）按所用材料性質(zhì)：可分為高速鋼刀具、硬質(zhì)合金刀具、陶瓷刀具、立體氮化硼（CBN）刀具和金剛石

刀具等。

3）按結(jié)構(gòu)形式：可分為整體刀具、鑲片刀具、機(jī)夾刀具和復(fù)合刀具等。

4）按是否標(biāo)準(zhǔn)化：可分為標(biāo)準(zhǔn)刀具和非標(biāo)準(zhǔn)刀具等。

（2）常用刀具（重點(diǎn)）

18

1）車刀

a）用途車刀是金屬切削加工中應(yīng)用最廣的一種刀具，它可以在車床上加工外圓、端平面、螺紋、內(nèi)孔,

也可用于切槽和切斷等。

b）分類車刀在結(jié)構(gòu)上可分為整體車刀、焊接裝配式車刀和機(jī)械夾固刀片車刀。

2）孔加工刀具

a）分類孔加工刀具一般可分為兩大類：一類是從實(shí)體材料上加工出孔的刀具，如麻花鉆、中心鉆和深

孔鉆等：另一類是對工件上已有孔進(jìn)行再加工用的刀具，如擴(kuò)孔鉆、絞刀及鑲刀等。

b）麻花鉆c）群鉆d）中心鉆b）擴(kuò)孔鉆c）較刀d）鑲刀

3）銃刀按用途可分為：a）加工平面用銃刀；b）加工溝槽用銃刀；O加工復(fù)雜成形表面用銃刀。

4）拉刀是一種加工精度和切削效率都較高的多齒刀具。

a）應(yīng)用場合廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)中，可加工各種內(nèi)外表面。

b）分類可分為內(nèi)拉刀和外拉刀兩類。

5）螺紋刀具螺紋可用切削法和滾壓法進(jìn)行加工。

a）外螺紋在車床上車削完成；

b）內(nèi)螺紋手動(dòng)或在鉆床上用絲錐進(jìn)行加工。

6）齒輪刀具用于加工齒輪齒形。

a）成形齒輪刀具盤形齒輪銃刀和指形齒輪銃刀。

b）展成齒輪刀具常用的展成齒輪刀具有插齒刀、滾刀和剃齒刀等。

課堂教學(xué)實(shí)施計(jì)劃

~~~~教學(xué)過程設(shè)計(jì):復(fù)習(xí)分鐘：授新課100分鐘

弟妹|討論分鐘；其它分鐘

授課類型（請打J）：理論課J討論課口實(shí)驗(yàn)課口習(xí)題課口其它口

教學(xué)方式（請打J）：講授J討論口示教口指導(dǎo)口其它口

教學(xué)手段（請打J）：多媒體J模型口實(shí)物口掛圖口音像口其它口

教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）:

19

2.2刀具材料

一、刀具材料應(yīng)具備的性能（重點(diǎn)）

（1）高硬度

（2）高耐磨性

（3）高耐熱度

（4）足夠的強(qiáng)度和韌性

（5）良好的工藝性

（6）良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能

二、常用刀具材料

（1）碳素工具鋼與合金工具鋼

1）碳素工具鋼

2）合金工具鋼

3）應(yīng)用場合

（2）高速鋼

1）定義

2）特點(diǎn)

3）應(yīng)用場合

4）為提高硬度和耐磨性，常采用的措施

（3）硬質(zhì)合金

1）定義

2）特點(diǎn)

3）應(yīng)用

4）分類a）鴇鉆類（YG類）；b）鴇鈦鉆類（YT類）

5）為了克服硬質(zhì)合金強(qiáng)度和韌性低、脆性大、易崩刃的缺點(diǎn)，常采用的措施

（4）新型刀具材料

1）陶瓷刀具

2）立體氮化硼（CBN）刀具

3）人造金剛石刀具

2.3金屬切削過程及其物理現(xiàn)象

一、切屑形成過程

對塑性金屬進(jìn)行切削時(shí)，切屑的形成過程就是切削層金屬的變形過程。

（1）切屑形成所經(jīng)歷的階段

1）當(dāng)工件受到刀具的擠壓以后，切削層金屬在滑移面OA以左發(fā)生彈性變形，愈靠近OA面，彈性變形

愈大。在0A面上，應(yīng)力達(dá)到了材料的屈服極限，則發(fā)生塑性變形，產(chǎn)生滑移現(xiàn)象。

2）隨著刀具的連續(xù)移動(dòng)，原來處于始滑移面上的金屬不斷向刀具靠攏，應(yīng)力和變形也逐漸加大，晶粒被

越拉越長。

3）在終滑移面OE上，應(yīng)力和變形達(dá)到最大值，晶粒的形狀不再變化。

4）越過0E面，切削層金屬將脫離工件基體，沿著前面流出而形成切屑，完成切離階段。

經(jīng)過塑性變形的金屬，其晶粒沿大致相同的方向伸長?？梢?，金屬切削過程的實(shí)質(zhì)是一種擠壓過程，在

這一過程中產(chǎn)生的許多物理現(xiàn)象，都是由切削過程中的變形和摩擦所引起的。

（2）切削塑性金屬時(shí)，刀具與工件接觸的區(qū)域可分為3個(gè)變形區(qū)（重點(diǎn)）

1）第一變形區(qū)（基本變形區(qū)）

2）第二變形區(qū)（摩擦變形區(qū)）

3）第三變形區(qū)（加工表面變形區(qū)）

二、切屑的類型及控制

（1）切屑分類1由于工件材料不同，切削過程中變形程度也就不同。因而產(chǎn)生的切屑種類也不同。（重

20

點(diǎn)）

1）單元切屑

2）擠裂切屑

3）單元切屑

4）崩碎切屑

（2）切屑分類（IS。）

所謂切屑控制（又稱為切屑處理，工廠中一般簡稱為斷屑），是指在切屑加工中采用適當(dāng)?shù)拇胧﹣砜刂魄?/p>

屑的卷曲、留出與折斷，使形成“可接受”的良好屑形。

從切屑控制的角度出發(fā)，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制定了切屑分類標(biāo)準(zhǔn)。

（3）衡量切屑可控性的主要標(biāo)準(zhǔn)

1）不妨礙正常的加工，即不纏繞在工件上、刀具上，不飛濺到機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件中；

2）不影響操作者安全；

3）易于清理、存放和搬運(yùn)。

三、積屑瘤現(xiàn)象

（1）產(chǎn)生機(jī)理在切削速度不高而又能形成連續(xù)切屑的情況下，加工一般鋼料或其他塑性材料時(shí)，常常

在刀具前面粘著一塊剖面有時(shí)呈三角形的硬塊。它的硬度很高，通常是工件材料的2?3倍，在處于比較穩(wěn)定

的狀態(tài)時(shí)，能夠代替切削刃進(jìn)行切削。這塊冷焊在前刀面上金屬稱為積屑瘤或刀瘤。

（2）優(yōu)點(diǎn)會(huì)引起刀具實(shí)際角度的變化，如可增大前角，有時(shí)可延長刀具壽命。

（3）缺點(diǎn)不穩(wěn)定，增大到一定程度后會(huì)碎裂，這樣容易嵌入在已加工表面內(nèi)，增加了工件表面的粗糙

度值。

（4）避免措施積屑瘤在加工過程中是不可控的，只能通過改變切削條件防止其產(chǎn)生。

可續(xù)頁

課堂教學(xué)實(shí)施計(jì)劃

~教學(xué)過程設(shè)計(jì):復(fù)習(xí)分鐘：授新課100分鐘一

弟味|討論分鐘；其它分鐘

授課類型（請打J）：理論課J討論課口實(shí)驗(yàn)課口習(xí)題課口其它口

教學(xué)方式（請打J）：講授J討論口示教口指導(dǎo)口其它口

教學(xué)手段（請打J）：多媒體J模型口實(shí)物口掛圖口音像口其它口

教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）:

21

2.4切削力與切削功率

一、切削力和切削功率的概念

(1)切削力的定義

金屬切削時(shí)，刀具切入工件，使被加工材料發(fā)生變形并成為切屑所需的力，稱為切削力。

(2)切削力的來源(三個(gè)方面)

1)克服被加工材料彈性變形的抗力；

2)克服被加工材料塑性變形的抗力；

3)克服切屑與前面的摩擦力和刀具后面與過渡表面和已加工表面之間的摩擦力。

(3)切削合力及其分解

作用在刀具上的合力Fr(國標(biāo)為F)可分解成三個(gè)相互垂直的Fx(國標(biāo)稱為斤)、Fy(國標(biāo)稱為Fp)和

Fz(國標(biāo)稱為R)。

工=g+Fj=+F：+F：

在車削時(shí)：

1)Fz(Fc)一一主切削力(切向力)，方向與過渡表面相切并與基面垂直。是計(jì)算車刀強(qiáng)度、設(shè)計(jì)機(jī)床

主軸系統(tǒng)、確定機(jī)床功率所必需的。

2)Fx(Fr)——進(jìn)給力(軸向力)，處于基面內(nèi)與工件軸向平行并與進(jìn)給方向相反。是設(shè)計(jì)進(jìn)給機(jī)構(gòu)，

計(jì)算車刀進(jìn)給功率所必需的。

3)Fy(Fp)一一切深抗力(背向力，徑向力或吃刀力)，處于基面內(nèi)與工件軸向垂直。是計(jì)算工件撓度、

機(jī)床零件和車刀強(qiáng)度的依據(jù)。工件在切削過程中產(chǎn)生的振動(dòng)往往與它相關(guān)。

(4)切削功率

消耗在切削過程中的功率。它為G和G所消耗的功率之和(&方向沒有位移，所以不消耗功率)。

P=\Fy+F'n'^|xlO-3(kW)

1000)

二、切削力的測量

(1)測定機(jī)床功率，計(jì)算切削力

(2)用測力儀測量切削力

三、切削力的經(jīng)驗(yàn)公式和切削力估算

(1)計(jì)算切削力的指數(shù)公式

F：=CF%"VF

與=%。//34；

一=金。/產(chǎn)產(chǎn)，跖

式中，C&、CF.Cf.為系數(shù)，由被加工材料性質(zhì)和切削條件所決定；xF.yF,ZF,,xF>、z“，

x—yFz.ZF：為三個(gè)分力公式中，被吃刀量ap、進(jìn)給量f和切削速度U的指數(shù)；KF、KF「K&分別為

三個(gè)分力公式中，當(dāng)實(shí)際加工條件與求得經(jīng)驗(yàn)公式時(shí)的條件不符時(shí)，各種因素對切削力的修正系數(shù)的積。式

中的系數(shù)C&、CF「CR和巧；、力、、Zj，X"、、zF>,xF,、ZR可在切削用量手冊中查到。

手冊中的數(shù)值是在特定的刀具幾何參數(shù)(包括幾何角度和刀尖圓弧半徑等)下針對不同的加工材料、刀具材

料和加工形式，由大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理而來的。

(2)按單元切削力計(jì)算切削力和切削功率

2

1)單位切削力kc(N/mm)匕=江==——

a

A-Pf44,

22

2)單位切削功率(kW/mm3S-1)P.=三=勺吧/"_=4？1(廠6

Q:10()。叼/

2.5切削熱與切削溫度

一、切削熱的產(chǎn)生及傳導(dǎo)

(1)切削熱的產(chǎn)生切削時(shí)所消耗的能量，除了1%?2%用以形成新表面和以晶格扭曲等形式形成潛

能外，有98%?99%轉(zhuǎn)換為熱能，因此可近似認(rèn)為切削時(shí)所消耗的能量全面轉(zhuǎn)換成熱。

(2)三個(gè)發(fā)熱區(qū)域切削時(shí)共有三個(gè)發(fā)熱區(qū)域，即剪切面、切屑和前面接觸區(qū)、后面與過渡表面接觸區(qū)。

三個(gè)發(fā)熱區(qū)與三個(gè)變形區(qū)相對應(yīng)。

(3)切削熱的來源切削熱的來源就是切屑變形功和前、后面的摩擦功。

(4)切削熱的影響因素被吃刀量影響最大；切削速度v的影響次之；進(jìn)給量f的影響最??；其他因素

對切削熱的影響和它們對切削力的影響完全相同。

(5)切削熱的傳導(dǎo)切削區(qū)域的熱量被切屑、工件、刀具和周圍介質(zhì)傳出。在干切削(不用切削液)時(shí),

向周圍介質(zhì)直接傳出的熱量所占比例在1%以下，可忽略不計(jì)。

(6)切削熱的傳出比例1)車削；2)鉆削

二、切削溫度的測量

(1)切削溫度的計(jì)算與切削力不同，對于切削溫度已有很多理論推算方法可較為準(zhǔn)確地(與實(shí)驗(yàn)結(jié)果

相比)計(jì)算切削溫度，但這些方法都有一定局限性，且應(yīng)用較繁。

(2)可用有限元仿真的方法求出切削區(qū)域的近似溫度場，但由于工程問題的復(fù)雜性，難免有一些假設(shè)。

(3)切削溫度的測量最為可靠的方法是對切削溫度進(jìn)行實(shí)際測量。切削溫度的測量方法很多，大致可

分為熱電偶法、輻射溫度計(jì)法等。目前應(yīng)用較廣的是自然熱電偶法和人工熱電偶法。

三、影響切削溫度的主要因素(重點(diǎn)、難點(diǎn))

(1)切削用量的影響切削速度v的影響最大，進(jìn)給量f次之，背吃刀量ap最小。

(2)工件材料的影響