金属切削原理与刀具教案

1、课程金属切削原理与刀具刀具材料的选用审批签字授课时数2授课方法理论教具多媒体授课时间授课班级15SK2教学目的1. 能够根据加工实际选用刀具材料2. 结合实训分组讨论常用刀具特点3.培养严谨的学习态度教学重点与难点1.重点: 刀具材料特性2.难点: 硬质合金与高速钢复习提问教学内容、方法和过程安全要求:1. 点名考勤，稳定学生情绪，准备上课。2. 课堂教学中，严禁嬉笑打闹睡觉玩手机，认真听讲，不违反课堂纪律，分组讨论听从安排，有事及时向老师报告，并配合老师妥善处置。一、导入新课实训的过程中，同学们会选用不同的刀具来加工不同的材料，那么大家有没有考虑过，为什么要选用不的材料呢？我们常用的硬质合金

2、与高速钢又有哪些特性？这节课我们就来学习这些问题。二、新课内容一、刀具材料应具有的性能 金属切削过程中，刀具切削部分在高温下承受着很大切削力与剧烈摩擦。早断线切削工作时，还伴随着冲击与振作，引起切削温度的波动。因此，刀具材料应具有的切削性能是高硬度和高耐磨性，足够的强度与韧性，高的耐热性。一般刀具材料在室温下都应具有有60HRC以上的硬度。材料硬度越高耐磨性越好，但抗冲击韧度相对就降低。所以要求刀具材料在保持有足够的强度与韧性条件下，尽可能有高的硬度与耐磨性。高耐热性是指在高温下仍能维持刀具切削性能的一种特性，通常用高温硬度值来衡量，也可用刀具切削时允许的耐热温度值来衡量。它是影响刀具材料切削

3、性能的重要指标。耐热性越好的材料允许的切削速度越高。刀具材料还需有较好的工艺性与经济性。工具钢应有较好的热处理工艺性：淬火变形小，淬透层深、脱碳层浅。高硬度材料需有可磨削加工性。需焊接的材料，宜有较好的导热性与焊接工艺性。此外，在满足以上性能要求时，宜尽可能满足资源丰富、价格低廉的要求。选择刀具材料时，很难找到各方面的性能都是最佳的，因为材料性能之间有的是相互制约的。只能根据工艺需要保证主要需求的性能。如粗加工锻件毛坯，需保持有较高的强度与韧性，而加工硬材料需有较高的硬度等。二、刀具材料类型当前使用的刀具材料分四大类：工具钢(包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢)，硬质合金，陶瓷，超硬刀具材料。

4、一般机加工使用最多的是高速钢与硬质合金。工具钢耐热性差，但抗弯强度高，价格便宜，焊接与刃磨性能好，故广泛用于中、低速切削的成形刀具，不宜告诉切削。硬质合金耐热性好，切削率高，但刀片强度、韧性不及工具钢，焊接刃磨工艺性也比工具钢差，故多用于制作车刀、铣刀及各种高效切削刀具。各类刀具材料的主要性能如下：（一）. 高速钢是含有W、Mo、Cr、V等合金元素较多的合金工具钢。1、通用型高速钢这类高速钢应用最为广泛，约占高速钢总量的75%。碳的质量分数为0.7%0.9%。按钨，钼质量分数的不同，分为钨系、钨钼系。主要牌号有以下三种：（1）W18Cr4V(18-4-1)钨系高速钢18-4-1高速钢具有较好的

5、综合性能。（2）.W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2) 钨钼系高速钢6-5-4-2高速钢是国内外普遍应用的牌号。（3）.W9Mo3Cr4V(9-3-4-1)钨钼系高速钢9-3-4-1高速钢是根据我国资源研制的牌号。其抗弯强度与韧性均比6-5-4-2好。高温热塑性好，而且淬火过热、脱碳敏感性小，有良好的切削性能。2、高性能高速钢高性能高速钢是指在通用型高速钢中增加碳、钒，添加钴或铝等合金元素的新钢种。3、粉末冶金高速粉末冶金高速钢是通过高压惰性气体或高压水雾化高速钢水而得到的细小的高速钢粉末，然后压制或热压成形，再经烧结而成的高速钢。4、速钢刀具的表面涂层高速钢刀具的表面涂层是采用物理气相沉积

6、（PVD）方法，在刀具表面涂覆TiN等硬膜，以提高刀具性能的新工艺。（二）硬质合金1、硬质合金的组成与性能.硬质合金是由硬度和熔点很高的碳化物（称硬质相）和金属（称粘结相）通过粉末治金工艺制成的。硬质合金刀具中常用的碳化物有WC、TiC、TaC、NbC等。2、普通硬质合金分类、牌号与使用性能硬质合金按其化学成分与使用性能分为四类：钨钴类（WC+Co）、钨钛钴类（WC+TiC+Co）、添加稀有金属碳化物类（WC+TiC+TaC(NbC)+Co）及碳化钛基类（TiC+WC+Ni+Mo）。（1）YG类合金（GB207587标准中K类）YG类合金抗弯强度与韧性比YT类高，可减少切削的时的崩刃，但耐热性

7、比TY类差，因此主要用于加工铸铁、有色金属与非金属材料。（2）.YT类合金（GB207587标准中P类）YT类合金有较高的硬度，特别是有较高的耐热性、较好的抗粘结、抗氧化能力。它主要用于加工以钢为代表的塑性材料。（3）.YW类合金（GB207587标准中M类）YW类合金加入了适量稀有难溶金属碳化物，以提高合金的性能。其中效果显著的是加入TaC或NbC，一般，质量分数在4%左右。（4）.YN类合金（GB207587标准中P01类）YN类合金是碳化钛基类，它以TiC为主要成分，Ni、Mo作粘结金属。适合高速精加工合金钢、淬硬钢等。（三）其他刀具材料简介：1、陶瓷刀具的特点陶瓷刀具是以氧化铝（Al2

8、O3）或以氮化硅（Si3N4）为基体再添加少量金属，在高温下烧结而成的一种刀具材料。主要特点是：1）有高硬度与耐磨性，常温硬度达9195HRA，超过硬质合金。2）有高的耐热性，1200下硬度为80HRA，强度、韧性降低较少。3）有高的化学稳定性。4）有较低的摩擦系数。5）强大与韧性低。6）热导率低。2、超硬刀具材料金刚石与立方氮化硼。1）、金刚石金刚石是碳的同素异形体，是目前最硬的物质，显微硬度达10000HV。2）、立方氮化硼（CBN）立方氮化硼是由六方氮化硼（白石墨）在高温高压下转化而成的。是70年代发展起来的新型刀具材料。三、课堂小结点出重点，分析难点四、作业布置1、复习本次课的内容2、

9、习题册 教学反思本节课知识内容比较简单，同学们有了一定的车工基础，同时对刀具的使用也有了一些体会和经验，对常用的刀具材料比较熟悉，知识的讲角主要借助回顾和复习来进行。课程金属切削原理与刀具切削运动和切削用量审批签字授课时数2授课方法理论教具多媒体授课时间授课班级15SK2教学目的1.切削用量的计算和一般选用2. 结合实训分组讨论切削用量与加工的关系3.培养严谨的学习态度教学重点与难点1.重点: 切削用量的搭配2.难点: 计算复习提问常见刀具材料教学内容、方法和过程安全要求:1.点名考勤，稳定学生情绪，准备上课。2.课堂教学中，严禁嬉笑打闹睡觉玩手机，认真听讲，不违反课堂纪律，分组讨论听从安排，

10、有事及时向老师报告，并配合老师妥善处置。一、导入新课大家在实训的过程中都有这样的体会，不同的进给，不同的吃刀深度，不同的车床转速，切削加工的效果也会随着发生变化，然而不同的切削加工效果又伴随着不同的产品质量，我们如何来调整他们之间的关系从而使它们达到一个理想的状态呢，这节我们就来学习这个内容。二、新课内容一、切削运动与切削层定义切削加工时，按工件与刀具的相对运动所起的作用来分，切削运动可分为主运动和进给运动。图1-1表示了车削运动、切削层及工件上形成的表面。图中待加工表面指工件上即将被切除的表面；过渡表面是工件上由切削刃正在形成的表面；已加工表面指工件上切削后形成的表面。1.主运动进行切削时最

11、主要的、消耗动力最多的运动，它使刀具与工件之间产生相对运动。车镗削的主运动是机床主轴的旋转运动。2.进给运动刀具与工件之间产生的附加相对运动，以保持切削连续地进行。图1-1中Vf是车外圆时纵向进给运动速度，它是连续的。而横向进给运动则是间断的。3.切削层切削时刀具切过工件的一个单程所切除的工件材料层。图1-1中工件旋转一周，刀具从位置移到，切下的与之间工件材料层。ABCE称为切削层公称横截面积。二、切削用量金属切削加工时，工件是机械加工过程中被加工对象的总称，任何一个工件都经过由毛坯加工到成品的过程，在这个过程中，切削运动可分为主运动和进给运动两种。图4-3切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度

12、）合称切削用量，又称为切削用量三要素。车削外圆时的切削用量如图4-3所示。（1）切削速度 刀具切削刃上选定点相对于工件主运动的速度，单位为。由于切削刃上各点的切削速度可能是不同的，计算时常用最大切削速度代表刀具的切削速度。外圆车刀车削外圆时的切削速度计算式为：式中工件待加工表面的直径，（mm）；工件的转速，（）。（2）进给量在主运动每转一转或每一行程时，刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量，单位是（用于车削、镗削等）或行程（用于刨削、磨削等）。进给量表示进给运动的速度。进给运动速度还可以用进给速度（单位是）或每齿进给量（用于铣刀、铰刀等多刃刀具，单位是齿）表示。一般，式中 主运动的转速，（）

13、；刀具齿数。（3）背吃刀量（切削深度）在垂直于主运动方向和进给运动方向的工作平面内测量的刀具切削刃与工件切削表面的接触长度。对于外圆车削，背吃刀量为工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离，单位。即式中 工件待加工表面的直径，（）工件已加工表面的直径，（）三、切削层参数在切削过程中，刀具的切削刃在一次走刀中从工件待加工表面切下的金属层，称为切削层。外圆车削时的切削层，就是工件转圈，主切削刃所切除的金属层，如图4-3中的阴影四边形所示。切削层参数共有三个，它们通常都在垂直于切削速度的平面内度量。（1）切削层公称厚度在过渡表面法线方向测量的切削层尺寸，即相邻两过渡表面之间的距离。反映了切削刃单位长

14、度上的切削负荷。由图4-3得式中 切削层公称厚度，（）；进给量，（）；车刀主偏角，（）（2）切削层公称宽度沿过渡表面测量的切削层尺寸。反映了切削刃参加切削的工件长度。由图4-3得式中切削层公称宽度，（）。（3）切削层公称横截面积 切削层公称厚度与切削层公称宽度的乘积。由图4-3得式中 切削层公称横截面积，（）。三、课堂小结点出重点，分析难点四、作业布置1、复习本次课的内容2、习题册 教学反思本节知识在车工工艺和专业相关知识中都有了很大的涉及，教学过程中以实训为基本，通过同学们对实际操作的回顾和体会，最大限度的将知识内容还原到实操中，从而更好的对知识进行讲解。课程金属切削原理与刀具刀具的组成及其

15、主要角度审批签字授课时数2授课方法理论教具多媒体授课时间授课班级15SK2教学目的1. 学习刀具几何角度的概念2. 刀具的图示方法3.培养严谨的学习态度教学重点与难点1.重点: 三面两刃一尖2.难点: 角度复习提问切削用量与加工效果之间的关系教学内容、方法和过程安全要求:1. 点名考勤，稳定学生情绪，准备上课。2. 课堂教学中，严禁嬉笑打闹睡觉玩手机，认真听讲，不违反课堂纪律，分组讨论听从安排，有事及时向老师报告，并配合老师妥善处置。一、导入新课切削刀具的组成切削刀具的种类很多，结构也多种多样。外圆车刀是最基本、最典型的切削刀具，其切削部分（又称刀头）由前面、主后面、副后面、主切削刃、副切削刃

16、和刀尖所组成（图4-4）。 图4-4车刀的组成其定义分别为：（1）前刀面（前面）刀具上与切屑接触并相互作用的表面（2）主后刀面（主后面）刀具上与工件过渡表面相对并相互作用的表面。（3）副后刀面（副后面）刀具上与工件已加工表面相对并相互作用的表面。（4）主切削刃 前刀面与主后刀面的交线。它完成主要的切削工作。（5）副切削刃 前刀面与副后刀面的交线。它配合主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工表面。图4-5刨刀、钻头、铣刀切削部分的形状（6）刀尖 主切削刃和副切削刃连接处的一段刀刃。它可以是小的直线段或圆弧。其它各类刀具，如刨刀、钻头、铣刀等，都可看作是车刀的演变和组合。如图4-5所示，刨刀切削部

17、分的形状与车刀相同（图4-5a）；钻头可看作是两把一正一反并在一起同时车削孔壁的车刀，因而有两个主切削刃，两个副切削刃，还增加了一个横刃（图4-5b）；铣刀可看作由多把车刀组合而成的复合刀具，其每一个刀齿相当于一把车刀（图4-5c）。二、新课内容（一）. 刀具角度参考系刀具角度是确定刀具切削部分几何形状的重要参数。用于定义和规定刀具角度的各基准坐标平面称为参考系。参考系有两类：刀具静止参考系 它是刀具设计时标注、刃磨和测量的基准，用此定义的刀具角度称刀作角度；刀具工作参考系 它是确定刀具切削工作时角度的基准，用此定义的刀具角度称刀具工作角度。刀具设计时标注、刃磨、测量角度最常用的是正交平面参考

18、系。但在标注可转位刀具或到刃倾角刀具时，常用法平面参考系。在刀具制造过程中，如洗削刀槽、刃磨刀面时，常需用假定工作平面、背平面参考系中的角度，或使用前、后面正交平面参考系中的角度。这四种参考系刀具角度是ISO3002/1-1997标准所推荐的。本书只讲前三种。1.正交平面参考系正交平面参考系由以下三个平面组成：(1)基面pr 过切削刃选定点平行或垂直于刀具上的安装面（轴线）的平面，车刀的基面可理解为平行刀具底面的平面。(2)切削平面ps 过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面。(3)正交平面po 过切削刃选定点同时垂直于切削平面与基面的平面。在图6-1中，过主切削刃某一点x都可建立正交参

19、考系平面。副切削刃与主切削刃的基面是同一个。2.法平面参考系法平面参考系由pr、ps、pn三个平面组成。其中：法平面pn 过切削刃某选定点并垂直于切削刃的平面。3.假定工作平面参考系假定工作平面参考系由pr、pf、pp三个平面组成。其中：假定平面pf 过切削刃选定点平行于假定进给运动方向并垂直于几面的平面。背平面pp 过切削刃选定点既垂直假定工作平面又垂直于基面的平面。（二）、刀具角度定义（图1-6）描述刀具的几何形状除必要的尺寸外都用刀具角度。在各类参考系中最基本的刀具角度只有4种类型，即前、后、偏、倾四角。1.正交平面参考系刀具角度(1)前角o 正交平面中测量的前面与基面间夹角。(2)后角

20、o 正交平面中测量的后面与切削平面间夹角。(3)刃偏角kr 基面中测量的主切削平面与假定工作平面间夹角。(4)刃倾角s 切削平面中测量的切削刃与基面间夹角。刀具角度标注符号下标的英语小写字母，与测量该角度用的参考系平面符号下标一致。例如r就表示pr平面，s就表示ps平面，o表示在po平面。N表示在pn平面，f表示在pf平面，p表示在pp平面。右上角加一撇表示副切削刃上的平面或角度。如图1-7所示，用上述四角就能确定车刀主切削刃及其前、后面的方位。其中用o、s两角确定前面的方位，用o、kr、两角度确定后面的方位，用kr、s两角可确定主切削刃的方位。同理，副切削刃及其相关的前、后面在空间的定向也需

21、要4个角度，即副刃前角o，副刃后角o，副刃偏角kr，副刃倾角s。它们的定义与主切削刃四角类似。由于图1-7中的车刀主切削刃与副切削刃共处在同一前面上，主切削刃的前面也是副切削刃的前面。当标注了o、s两角，前面的方位就确定了，副切削刃前面的定向角o、s就属于派生角度，不必再标注。它们可由o、s、kr、kr等角度换算得出。tano=tanocos(kr+kr)+tanssin(kr+kr) (1-8)tans= tanosin(kr+kr)- tanscos(kr+kr) (1-9)此外，为了比较切削刃、刀尖的强度，刀具上还定义了两个角度，它们也属派生角度，即：楔角o正交平面中测量的前面与后面间夹

22、角。 o=90-(o+o) (1-10)刀尖角r基面投影中主、副切削人间的夹角。 r=180-(kr+kr) (1-11)2.其它参考系刀具角度在法平面测量的前、后角称法前角n和法后角n，如图1-8所示。在假定工作平面pf和背平面pp参考系中测量的刀具角度有：倾前角f，侧后角f，背前角p，背后角p，如图1-9所示。3.刀具角度正负的规定如图1-10所示，前面与基面平信时前角为零；前面与切削平面间夹角小于90时，前角为正；大于90时，前角为负。后面与基面间夹角小于90时，后角为正；大于90时，后角为负。刃倾角是前面与基面在切削平面中的测量值，因此其正负的判断方法与前角类似。切削刃与基面（车刀底平

23、面）平行时，刃倾角为零；刀尖相对车刀的底平面处于最高点时，刃倾角为正；处于最低点时，刃倾角为负。（3）主偏角 在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。主偏角一般为正值。（4）副偏角 在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。副偏角一般为正值。（5）刃倾角 在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角。当主切削刃呈水平时，刀尖为主切削刃上最低点时，0；刀尖为主切削刃上最高点时，0（图4-7）需要说明的是，图4-6、4-7的标注角度是在刀尖与工件回转轴线等高、刀杆纵向轴线垂直于进给方向，以及不考虑进给运动的影响等条件下确定的。三、课堂小结点出重点，分析难点四、作业

24、布置1、复习本次课的内容2、习题册 教学反思本节知识内容较多，难度较大，不容易理解。对于车刀的角度而言，在学习的过程中需要一定的空间几何知识，但是大多数同学的几何知识并不理想，学习起来比较困难。教学过程中，主要依靠多媒体空间动画来进行直观的演示。课程金属切削原理与刀具车刀的刃磨审批签字授课时数2授课方法理论教具多媒体授课时间授课班级15SK2教学目的1. 学习刀具的刃磨2. 分析刀具刃磨中出现的问题3.培养严谨的学习态度教学重点与难点1.重点: 刃磨方法2.难点: 角度的掌控复习提问刀具的组成有哪几部分教学内容、方法和过程安全要求:1.点名考勤，稳定学生情绪，准备上课。2.课堂教学中，严禁嬉笑

25、打闹睡觉玩手机，认真听讲，不违反课堂纪律，分组讨论听从安排，有事及时向老师报告，并配合老师妥善处置。一、导入新课一个优秀的厨师，拥有自己锋利的刀具，才能做出艺术品一样的美食。那么做为一个机加工的操作者，要想加工出艺术品一样的零件，同样必须拥有锋利的刀具，那么刀具的刃磨又该怎么办呢？这节课我们就来学习这个问题。二、新课内容一车刀图示与角度标注车刀设计图一般用正交平面参考系标注角度，因为它既能反映刀具的切削性能又便于刃磨检验。刀具图取基面投影为主视图，背平面（外圆车刀）或假定工作平面投影（端面车刀）为侧视图，切削平面投影为向视图。同时作出主、副切削刃上的正交平面,标注必要的角度及刀柄尺寸。派生角度

26、及非独立的尺寸均不需要标注。视图间应符合投影关系，角度及尺寸应按选定比例绘制。因为表示空间任意一个平面方位的反方向响角度只需两个，所以判断刀具切削部分需要标注的独立角度数量可用一面两角分析法确定。即刀具需要标注的独立角度数量是刀面数量的2倍。画刀具工作图时首先应判断活假定刀具的进给运动方向，即确定哪条是主切削刃，哪条是副切削刃，然后可确定基面切削平面及正交平面内的标注角度。下面举例分析：1.直头外圆车刀图17所示外圆车刀由前面、后面、副后面组成，有三个刀面，3X2=6，需要标注6个独立角度。即：前面定向角；后面定向角；副后面定向角；2. 90偏刀如图1-13所示，设车刀以纵向进给车外圆。由于=

27、90，车刀切削平面投影就是车刀的侧视图。图中副切削刃与主切削刃同时处在一个前刀面上，车刀也由三个刀面，需要标注6个独立角度，与直头外圆车刀相同。3. 45弯头车刀如图1-14所示，弯头车刀磨出四个刀面，三条切削刃，即主切削刃,副切削刃或。其用途较广，可用于车外圆、车端面、车内孔或倒角。45弯头车刀需要标注的独立角度共有八个。即：主切削刃前面定向角；主切削刃后面定向角；副切削刃副后面定向角；副切削刃副后面定向角。4.切断刀如图1-15所示，设车刀以横向进给车槽或切断。刀具有一条主切削刃，两个刀尖，两条副切削刃。可以认为切断刀是两把端面车刀的组合，同时车出左右两个端面。图中两条副切削刃与主切削刃同

28、时处在一个前刀面上，因此，这把切断刀共有四个刀面。4X28，需要标注的独立角度共有八个。当切断刀90时，平面就是刀具的侧视图。小于90时，左（L）右（R）主偏角与刃倾角的关系如下： 习惯上标注左切削刃上的主偏角、刃倾角，而右切削刃角度是派生角度。因此，切断刀各刀面的定向角是：前面定向角后面定向角左副后面定向角右副后面定向角5.倒角刀尖、倒棱的参数如图1-16所市，当刀具磨出倒角刀尖、平面倒棱时，运用一面二角分析法可知：倒角倒尖刃的两个定向角是：倒角刀刃后角、偏角。倒棱刃的两个定向角是：倒棱刃前角，倒棱刃倾角。由于一般倒棱面沿切削刃是等宽的，即，则角可不再标注。此外，还需要标注倒棱刃宽度。三、课

29、堂小结点出重点，分析难点四、作业布置1、复习本次课的内容2、习题册 教学反思车刀的刃磨是一个非常重要的知识内容，作为一名车工工人，刃磨车刀是应具备的基本功。但是车刀的刃磨同样非常难，这要求同学们对车刀的各个角度和刃磨的方法必须熟练掌握。教学的过程中，结合同学们的实际情况，主要采用直观的视频教学法，来让同学们达到对车刀刃磨的一个认识。课程金属切削原理与刀具车刀的工作角度审批签字授课时数2授课方法理论教具多媒体授课时间授课班级15SK2教学目的1. 学习刀具的常用工作角度2. 角度的计算3.培养严谨的学习态度教学重点与难点1.重点: 工作参考系2.难点: 常用角度复习提问车刀刃磨过程中的注意事项教

30、学内容、方法和过程安全要求:1.点名考勤，稳定学生情绪，准备上课。2.课堂教学中，严禁嬉笑打闹睡觉玩手机，认真听讲，不违反课堂纪律，分组讨论听从安排，有事及时向老师报告，并配合老师妥善处置。一、导入新课一、工作参考系及工作角度刀具安装位置、切削合成运动方向的变化，都会引起刀具工作角度的变化。因此研究切削过程中的刀具角度，必须以刀具与共建的相对位置、相对运动为基础建立参考系，这种参考系称为工作参考系。用工作参考系定义的刀具角度称为工作角度。刀具工作坐标系根据GB/T12204-90推荐了三种，即：工作正交平面参考系、，工作背平面参考系、，工作法平面参考系、。其中应用最多的是工作正交平面参考系。刀

31、具工作参考系可参阅图1-17。其定义如下：1）工作基面 通过切削刃选定点垂直于合成切削速度方向的平面。2）工作切削平面 通过切削刃选定点与切削刃相切，且垂直于工作基面的平面。该平面包含合成切削速度方向。3）工作正交平面 通过切削刃选定点，同时垂直于工作切削平面与工作基面的平面。刀具工作角度 刀具工作角度的定义与标注角度类似，它是前、后面与工作参考系平面的夹角。工作角度的标注符号分别是：。二、刀具安装对工作角度的影响1. 刀柄偏斜对工作主、副偏角的影响如图1-18所示，车刀随四方刀架逆时针转动G角后，工作主偏角将增大，工作副片教将减少。例如取G=，则车刀的就等于0了。2.刀刃安装高底对工作前、后

32、角的影响如图1-19所示，车刀切削刃选定点A高于工作中心h时，将引起工作前、后角的变化。不论时因为刀具安装引起的，还是由于刃倾角引起的，只要切削刃选定点不在中心高度上，则A点的切削速度方向就不与刀柄底面垂直。工作参考系平面转动了N角，工作前角就增大N，后角就减小N。 式中dA点工件直径。同理，切削刃选定点A低于工件中心时，h值与N角为负值，将引起工作前角减少、工作后角加大。加工内表面时，情况与加工外表面相反。不难看出：工作前、后角的变化量N与h值成正比，与工件直径d成反比。因此，加工小直径的零件，例如切断到近中心处，或钻头近中心切削刃，既使h值控制得很小，由于d值很小，引起的N角也不能忽略。而

33、加工直径较大的零件，N角的影响可不计。三、进给运动对工作角度的影响1. 进给运动方向不平行工件旋转轴线时对工作主、副偏角的影响。图1-20所示为扳动小滑板车外锥面的情况。由于刀具进给方向与工件轴线偏转了M角（圆锥半角），从而引起工作主偏角减小，工作副偏角增大。2.纵向进给运动对工作前、后的影响纵向进给车外圆时切削合成运动产生的加工表面为阿基米德螺旋线，如图1-21所示。国主切削刃上选定点A的加工表面螺旋升角为T。 （1-23）由于再剖面中加工表面倾斜了T角，所以再剖面中后角减少了T角，前角增加了T角。以上讨论的刀具工作角度时单独考虑一个因素的影响，实际上作中的刀具可能既有安装的偏斜或高低，又有

34、进给运动的影响。此时应综合考虑各项影响的结果，将各项叠加起来。例如图1-22所示的梯形螺纹车刀，由于车螺纹合成且些速度方向的变化，使加工表面倾斜了螺旋面螺纹升角T。当若刀头安装时绕刀柄轴转动L角，并令LT，则这两项对工作前、后角的影响正好抵消，工作前、后角仍相当于刃磨的前、后角，这就是如图1-22b车削梯形螺纹使用的可转动刀架的设计原理。四、切削层与切削方式切削层为切削部分切过工件的一个单程所切除的工件材料层。切削层形状、尺寸直接影响着刀具承受的负荷。为简化计算，切削层形状、尺寸规定在刀具基面中度量，当主、副切削刃为直线，且=0、0时，切削层公称横截面ABCD为平行四边形，若90时，则为矩形。

35、切削层尺寸是指在刀具基面中度量的切削层长度与宽度，它与切削用量ap、f大小有关。但直接影响切削过程的是切削层横截面及其厚度、宽度尺寸。它们的定义与符号如下：1切削层公称横截面积简称切削层横截面积，是在切削层尺寸平面里度量的横截面积。2.切削层公称厚度简称切削厚度，是垂直于过渡表面度量的切削层尺寸。3.切削层公称宽度简称切削层宽度，是平行于过渡表面度量的切削层尺寸。=fsin (1-24)= (1-25) ( 1-26)分析以上三式可知：切削厚度与切削宽度随主偏角大小变化。当=90时，=，。只与切削用量、有关，不受主偏角的影响。但切削层横截面的形状则与主偏角、刀尖圆弧半径大小有关。随主偏角的减小

36、，切削厚度将减小，而切削宽度将增大。按式(1-26)计算得到的是公称横截面积，而实际切削横截面积为图1-23中的。 式中称残留面积，它直接影响已加工表面粗糙度。三、课堂小结点出重点，分析难点四、作业布置1、复习本次课的内容2、习题册 教学反思 本节知识点比较抽象，不好理解，教学中如何把抽象的知识点通过转化而让同学们好理解是本节课的努力方法，教学过程中，通过刀具的实际模型结合加工动画，很好的使知识点难度得到了降低。课程金属切削原理与刀具切削中的变形审批签字授课时数2授课方法理论教具多媒体授课时间授课班级15SK2教学目的1. 学习刀具在切削过程中金属的形变规律2. 结合实训总结加工体会3.培养严

37、谨的学习态度教学重点与难点1.重点: 形变规律2.难点: 变形区复习提问刀具工作角度与加工之间的关系教学内容、方法和过程安全要求:1.点名考勤，稳定学生情绪，准备上课。2.课堂教学中，严禁嬉笑打闹睡觉玩手机，认真听讲，不违反课堂纪律，分组讨论听从安排，有事及时向老师报告，并配合老师妥善处置。一、导入新课金属切削过程是指将工件上多余的金属层，通过切削加工被刀具切除成为切屑从而得到所需要的零件几何形状的过程。在这一过程中，始终存在着刀具切削工件和工件材料抵抗切削的矛盾，从而产生一系列现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度以及有关刀具的磨损与刀具寿命、卷屑与断屑等。对这些现象进行研究揭示其机理，

38、探索和掌握金属切削过程的基本规律，从而主动地加以有效的控制，对保证加工精度和表面质量，提高切削效率，降低生产成本和劳动强度具有十分重大的意义。这节课我们就来分析切削过程中切削层的变形规律。二、新课内容切削层金属的变形一、切削时的三个变形区根据切削区金属受力与变形特点不同，把切削区分为三个不同性质的变形区，如下图：第一变形区（剪切滑移）第二变形区（纤维化）变形区第一变形区（纤维化与加工硬化）二、第一变形区（剪切滑移）从OA线开始金属发生剪切变形，到OM线金属晶粒的剪切滑移基本结束，AOM区域称为第一变形区（或剪切区），是切屑变形的基本区，其变形主要特点就是晶粒沿滑移线的剪切变形并随之产生加工硬化

39、。1、第一变形区内金属的剪切变形过程如图,当被切削层金属中某点P，向切削刃逼近到达1点时，其切应力达到材料的屈服强度时点1在向前移动的同时，也沿OA滑移其合成运动将点1流动到2点。滑移量为2-2。随着滑移的产生，切应力将逐渐增大直到4位置，此时其流动方向与前刀面平行，不再沿OM线滑移。所以OM为终滑移线，OA为始滑移线。图中的OA、OM虚线实际上是等切应力曲线。在OA到OM之间整个变形区内，其变形主要特点就是沿滑移线的剪切变形以及随之产生的加工硬化。从晶体结构看，就是沿晶格中晶面的滑移。切削过程中的晶粒滑移见如下图 设金属晶粒是圆形，当受到剪切应力后晶格中晶面发生滑移，晶粒呈椭圆形，直径AB变

40、为椭圆长轴AB，最后AB成为晶粒纤维化方向。一般第一变形区的宽度仅为0.020.2mm。且切削速度愈高，宽度愈小。因此可将变形区视为一个剪切平面，并把此面称为剪切面。剪切面和切削速度方向间的夹角叫作剪切角，用表示。2、变形特征1、切削层金属沿滑移面的剪切变形，其变形会深入到切削层以下；2、切削层金属经剪切滑移变成切屑后可产生加工硬化，即切屑的硬度大于工件材料基本的硬度；3、切削层金属经剪切滑移后晶格扭曲，晶粒拉长，即金属组织纤维化；4、切屑厚度变厚，大于切削层厚度，剪切变形越大，切屑厚度越厚；5、切屑塑性金属时，切屑背面呈锯齿形。3、变形程度的表示方法1、用变形系数表示切削变形的程度这是一种常

41、用的度量切削变形程度的方法，其中包括两种办法。a切削厚度变形系数b切削长度变形系数式中 切削层长度（mm）； 切屑长度（mm）。上述两种表示切削变形程度的方法中，用得最多，因为和便于测量。2、用剪切角表示切削变形程度实践证明，剪切角的大小与切削力的大小有直接关系。对于同一种金属，用同样的刀具，相同大小的切削层，当切削速度高时，剪切角大，剪切面积小，切削力小，说明切削变形小。相反，当剪切角小时，切削力大，说明切削变形大。3、用相对滑移表示切削变形程度如下图所示，当平行四边形OHMN发生变形后，其相对滑移为；由上式可知，相对滑移大小与剪切角和前角有关，和越大，相对滑移越小，切削变形越小。三、第二变

42、形区（纤维化）第二变形区的变形是指切屑在沿前刀面流动时受前刀面的挤压、摩擦而产生的进一步变形。这一变形主要集中在和前刀面摩擦的切屑层底面一薄层金属内。1、变形特征a、切屑底层靠近前面处流速减慢，甚至滞留在前面上，形成滞留层；b、切屑底层流经前面时产生的摩擦热使切屑与前面的接触处温度进一步升高达到几百度甚至上千度；c、切屑底层因摩擦变形而纤维化，底层长度增加，切屑发生向上弯曲，与前面的接触面积减小。四、第三变形区（纤维化与加工硬化）由于切削刀具的刃口存在圆弧，在切削过程中，除产生第一、二变形区的变形外，切削层金属中有为 ac的一层未被切除，而被刀刃圆弧挤压在工件以加工表面上。这层金属在刀具刃口的

43、作用下产生弹性和塑性变形。已加工表面在形成过程中，由于刃口和后刀面的挤压和摩擦作用，表层金属组织晶粒被拉长、沿着表层平行的方向纤维化，形成硬化层。在硬化层的表面，由于塑性变形严重，会产生残余应力。此切削过程为第三变形区的变形。此变形直接影响一加工表面的物理力学性质。工件表面晶粒的变形情况如图所示五、影响切削变形的因素1、工件材料a、工件材料强度硬度愈高，切屑变形愈小这是因为工件材料强度、硬度愈高，正压力和平均正应力就愈大，因而摩擦系数减小，根据及两式可知，减小时（),剪切角将增大，于是变形系数将减小。b、工件材料的塑性也是影响切屑变形的主要因素。如碳钢的塑性越大，抗拉强度和屈服强度越低，在较小

44、的应力条件下就开始产生塑性变形。在相同的切削条件下，工件材料的塑性越大，切削变形就越大。例如，1Cr18Ni9Ti和45钢的强度近似，但前者延伸率大得多，切削时切削变形大，易粘刀且不易断屑。2、切削速度在无积屑瘤的切削速度范围内，切削速度愈高，则变形系数愈小其原因有两方面：其一是因为塑性变形的传播速度较弹性变形的慢；其二是v对有影响。除低速区外，v增大，则减小，因此减小。在有积屑瘤的切削速度范围内，切削速度的影响是通过积屑瘤所形成的实际前角来影响切削变形的。在积屑瘤增长阶段（v=0.083-0.33m/s)，实际前角增大，因而v增加时减小。在积屑瘤消退阶段中（v0.33m/s)，实际前角减小，

45、变形随之增大。当v0.67m/s时，变形系数达最大值。切削铸铁等脆性材料时，一般不形成积屑瘤，当切削速度逐渐增大时，变形系数则相应减小。3、切削厚度由于：故，切削层公称厚度愈大，则切屑变形愈小。4、进给量当进给量增大时，切削厚度增加，使正压力增大，平均正应力增大，因而摩擦系数减小，使增大，所以变形变小。可见，在无积屑瘤情况下，愈大（愈大），则愈小。5、前角刀具前角愈大，切屑变形愈小。三、课堂小结点出重点，分析难点四、作业布置1、复习本次课的内容2、习题册 教学反思 知识的趣味性是需要将知识转化到生活中去，教学中通过将生活实例刀削面等与知识内容比较接近的内容，使得同学们更好的对知识进行了理解和学

46、习。课程金属材料与热处理切屑的种类和断屑审批签字授课时数2授课方法理论教具多媒体授课时间授课班级16SK1教学目？的1.掌握常见铁屑的分类。2.培养学生分析问题解决问题的能力3.培养学生的职业道德观及互相协作的精神教学重点与难点1.重点: 铁屑的类型。2.难点: 铁屑类型与车刀的关系复习提问三个变形区的形成教学内容、方法和过程安全要求:1.点名考勤，稳定学生情绪，准备上课。2.课堂教学中，严禁嬉笑打闹睡觉玩手机，认真听讲，不违反课堂纪律，分组讨论听从安排，有事及时向老师报告，并配合老师妥善处置。一、新课导入机械加工的过程中产生了铁屑，那么铁屑的形状，颜色又反映了加工过程中的状态，通过学习他们之

47、间的关系，我们可以很好的来判断加工的情况，及时发现并解决问题。二、新课内容切削过程中的各种物理现象，都是以切屑形成过程为基础的。了解切屑形成过程，对理解切削规律及其本质是非常重要。现以塑性金属材料为例，说明切屑的形成及切削过程中的变形情况。 在切削过程中，被切金属层在前刀面的推力作用下产生剪应力，当剪应力达到并超过工件材料的屈服极限时，被切金属层将沿着某方向产生剪切滑移变形而逐渐累积在前刀面上，随着切削运动的进行，这层累积物将连续不断地沿前刀面流出，从而形成了被切除的切屑。简言之，工件上切削层金属,在刀具前刀面的推挤作用下发生了塑性变形，最后沿某一面剪切滑移形成了切屑。2. 切屑的种类带状切屑

48、为切削塑性材料的切屑节状（挤裂）切屑为切削脆性材料的切屑粒状（单元）切屑崩碎切屑切屑类型a、带状切屑它的内表面光滑，外表面毛茸。加工塑性金属材料，当切削厚度较小、切削速度较高、刀具前角较大时，一般常得到这类切屑。它的切削过程平衡，切削力波动较小，已加工表面粗糙度较小。一般加工塑性金属如低碳钢、铜、铝材料时形成此类切屑，必要时需采取断屑措施。b、节状（挤裂）切屑这类切屑与带状切屑不同之处在外表面呈锯齿形，内表面有时有裂纹。这是由于剪切面上的局部切应力达到材料强度极限的结果。这种切屑大多在切削速度较低、切削厚度较大、刀具前角较小时产生。c、粒状（单元）切屑切削塑性材料时，若整个剪切面上的切应力超过

49、了材料断裂强度，所产生的裂纹贯穿切削断面时，挤裂成粒状切屑。以上三种切屑只有在加工塑性材料时才可能得到其中，带状切屑的切削过程最平稳，单元切屑的切削力波动最大。在生产中最常见的是带状切屑，有时得到挤裂切屑，单元切屑则很少见。假如改变挤裂切屑的条件，如进一步减小刀具前角，减低切削速度，或加大切削厚度，就可以得到单元切屑。反之，则可以得到带状切屑。这说明切屑的形态是可以随切削条件而转化的。d、崩碎切屑属于脆性材料的切屑。这种切屑的形状是不规则的，加工表面是凸凹不平的。从切削过程来看，切屑在破裂前变形很小，和塑性材料的切屑形成机理也不同。它的脆断主要是由于材料所受应力超过了它的抗拉极限。加工脆硬材料

50、，如高硅铸铁、白口铁等，特别是当切削厚度较大时常得到这种切屑。由于它的切削过程很不平稳，容易破坏刀具，也有损于机床，已加工表面又粗糙，因此在生产中应力求避免。其方法是减小切削厚度，使切屑成针状或片状；同时适当提高切削速度，以增加工件材料的塑性。带状、粒状、节状、崩碎切屑是四种典型的切屑，但加工现场获得的切屑，其形状是多种多样的。在现代切削加工中，切削速度与金属切除率达到了很高的水平，切削条件很恶劣，常常产生大量“不可接受”的切屑。因此是在切削加工中应采取适当的措施来控制切屑的卷曲、流出与折断，使形成“可接受”的良好屑形。即所谓的切屑控制（又称切屑处理，工厂中一般简称为“断屑”）。（四）课堂小结

51、 点出重点，分析难点（五）布置作业1、复习本次课的内容2、习题册教学反思本节知识的讲解直接以实习为基础，首先通过同学们分组讨论实习过程中所见到切屑形态，并对此进颜色和形态上的分类。找出其中的规律，然后引入本节知识内容，并加以总结。课程金属材料与热处理积屑廇审批签字授课时数2授课方法理论教具多媒体授课时间授课班级16SK1教学目？的1.掌握积屑瘤及产生条件2.培养学生分析问题解决问题的能力3.培养学生的职业道德观及互相协作的精神教学重点与难点1.重点: 积屑瘤在加工中的利弊2.难点: 控制措施复习提问切屑的种类教学内容、方法和过程安全要求:1.点名考勤，稳定学生情绪，准备上课。2.课堂教学中，严

52、禁嬉笑打闹睡觉玩手机，认真听讲，不违反课堂纪律，分组讨论听从安排，有事及时向老师报告，并配合老师妥善处置。一、导入铁碳合金相图是表示在缓慢冷却条件下，不同成分的铁碳合金的状态或组织随温度变化的图形。本节课我们就来研究他们之间的关系。二、新课内容1.形成条件根据摩擦特点不同，将切屑与前刀面接触的部分划分为两个摩擦区：内摩擦区（粘结区）和外摩擦区（滑动区）。a、粘结区：塑性金属在切削过程中，在近切削刃长度内，切屑与前刀面之间压力很大（可达到3.5GPa) ，再加上几百度的高温（可达900 ) ，使切屑底层材料产生软化，从而粘结在前刀面上高低不平的凹坑形成粘结区。故切屑与前刀面之间不是一般的外摩擦，而是切屑与前刀面粘结层与其上层金属之间的相对滑移，称之为内摩擦。这种内摩擦实际上就是金属内部的滑移剪切，它不同于外摩擦（外摩擦力的大小与摩擦系数以及正压力有关，与接触面积无关），而是与材料的剪切屈服强度以及粘结面积大小有关。b、滑动区:切屑即将脱离前刀面的长度内，切屑与刀面之间的摩擦为外摩擦2、积屑瘤a、 在某一切削速度范围内，加工钢料、有色金属等塑性材料时，在切削刃附近的前面上会出现一块高硬度的金属，它包围着切削刃，且覆盖着部分前面，这块硬度很高的金属称作积屑瘤。积屑瘤的化学成分与工件材料相同，它的硬度是工