《金属切削》11周

1、广 州 市 公 用 事 业 高 级 技 工 学 校教 案编号：QD070613 版本：B/0 流水号：05-2010-001科 目金属切削原理与刀具班 级10机电7班授课日期第11周第1次课 题第一章 金属切削加工基础知识课 时2节授课方式讲授、设疑提问辅助教具实物展示、多媒体教 学 目 的1、掌握切削加工的基本概念；2、掌握刀具几何角度的定义。作业布置2T拟用时间20min重 点刀具几何角度难 点刀具几何角度的定义教 学 回 顾 说 明 授课教师：黄诗梅 审阅签名： 提交日期：2013-11-8 审阅日期： 讲授5板书课题设疑提问讲授15板书多媒体展示讲解分析讲授5多媒体展示【重点】结合实物

2、与多媒体讲解25讲授板书课题板书多媒体展示25归纳5引入新课：我国切削加工技术发展概况：1、在8世纪（唐代）我国已有了原始的车床2、公元1668年（明代）加工2m直径的天文仪器铜环，其外径、内孔、平面及刻度的精度与表面粗糙度均已达到相当高的水平。3、近代历史中，由于封建制度的腐败和帝国主义的侵略，我国机械工业非常落后。4、80年代后，在改革开放的新阶段，机械行业从引进国外的先进技术中得到了进一步发展讲授新课：思考：车工实习时，工件与刀具的运动形式？§1-1 切削运动一、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

3、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、加工表面1、待加工表面2

4、、已加工表面3、过渡表面§1-2 切削刀具同学们想一想，为什么要以外圆车刀为例？切削刀具的种类繁多，形状各异。但从切削部分的几何特征上看，却具有共性。外圆车刀切削部分的基本形态可作为其他各类刀具的切削部分的基本形态。因此外圆车刀可以看是其他各类刀具的演变，都是在这个基本形态上演变出各自的特点，所以本节以外车刀切削部分为例，给出刀具几何参数方面的有关定义。一、外圆车刀切削部分的组成车刀由刀杆和刀头组成，也就是导体和切削部分。刀体用于安装切削部分用于进行金属切削加工。切削部分的组成：图1-1 外圆车刀结构1、前刀面Ar:切屑流经的刀面 。2、后刀面A：与加工表面相对的刀面 。3、副后刀面

5、A:与已加工表面相对的刀面。4、主切削刃S：前后刀面的交线。负担主要的切削工作。也称主刀刃。5、副切削刃S:前面与副后刀面的交线。只参加少量的切削，形成已加工表面。也称副刀刃。6、 刀尖：主副刀刃7、 刀刃的交点。它可以是一个点、直线或圆弧。由此可看出：外圆车刀切削部分的特点是“321”；即3面2刃1尖。而切断刀切削部分的特点是“432”。即4面3刃2尖。二、刀具静止角度的参考系和刀具的标注角度1、刀具静止角度平面2、刀具的标注角度三、刀具工作角度的参考系和刀具的工作角度1、刀具工作角度参考平面2、进给运动对工作角度的影响3、刀具安装对工作角度的影响课堂总结：1、切削运动的概念。2、刀具几何角

6、度布置作业：2T广 州 市 公 用 事 业 高 级 技 工 学 校教 案编号：QD070613 版本：B/0 流水号：05-2010-001科 目金属切削原理与刀具班 级10机电7班授课日期第11周第2次课 题第一章 金属切削加工基础知识1-3切削要素与切削方式课 时2节授课方式讲授、设疑提问辅助教具实物展示、多媒体教 学 目 的1、掌握切削用量的基本概念；2、掌握切削方式的定义。作业布置2T拟用时间20min重 点切削用量的定义难 点切削用量的定义教 学 回 顾 说 明 授课教师：黄诗梅 审阅签名： 提交日期：2013-11-8 审阅日期： 讲授5板书课题设疑提问多媒体辅助讲授25结合实例讲

7、解学生做练习15多媒体辅助讲授20多媒体辅助讲授10归纳5复习：刀具的几何角度？ 车工加工时的加工要素？导入：切削用量1-3 切削要素与切削方式一、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2-1切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）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

8、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，（）；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，（

9、）课题练习学生完成课堂作业，教师巡回指导。二、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，（）

10、。（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、切削方式1、自由切削与非自由切削2、直角切削与斜角切削课堂总结：1、切削用量三要素。2、切削速度和进给量的计算布置作业：2T广 州 市 公 用 事 业 高 级 技 工 学 校教 案编号：QD070613 版本：B/0 流水号：05-2010-001科 目金属切削原理与刀具班 级10机电7班授课日期第11周第3次课 题第二章 金属切削刀具基本知识课 时2节授课方式讲授、设疑提问辅助教具实物展示、多媒体教 学 目 的1、了解常用的刀具材料。2、掌握刀具材料的必备性能。3、掌握高速钢的主要

11、性能。作业布置2T拟用时间20min重 点1、刀具材料的必备性能。2、高速钢的主要性能。难 点无教 学 回 顾 说 明 授课教师：黄诗梅 审阅签名： 提交日期：2013-11-8 审阅日期： 讲授10【重点】板书课题板书30讲授板书讲授板书讲授板书板书分析讲授板书25逐一讲授引导学生阅读板书课题25【重点】展示高速钢车刀板书讲授板书分析讲授对比普通高速钢讲解10归纳讨论20引入新课：刀具材料是指刀具上参与切削的那部分材料。刀具的切削部分不但要求具有一定的几何形状，而且还要求有相应的刀具材料。目前广泛应用的刀具材料由高速钢和硬质合金。随着生产率的不断提高和难加工材料的日益广泛应用，超硬刀具材料也

12、不断涌现如陶瓷、立方氮化硼以及金刚石（人造）等。时间 刀具材料 切削速度1900年以前 碳素钢 低1900年左右 高速钢 提高六倍在以后的相继几十年里，据预测，每十年切削速度能提高一倍，耐用度可提高两倍。高速钢一般允许切削速度为2530m/min；硬质合金允许的切削速度为100m/min.要提高切削加工的生产率，就需要提高切削速度和刀具耐用度，那末就要求提供切削性能更好的刀具材料，以便进一步提高切削加工生产率及加工质量。由于切削过程中会产生切削抗力、切削热、冲击和振动，那么刀具材料具有哪些性能才能满足要求呢?讲授新课：§2-1 刀具材料应具备的性能一、硬度和耐磨性 刀具材料的硬度一定

13、要大于工件材料的硬度，一般常温硬度超过60HRC以上。高速钢在6366HRC 以上，硬质合金在7481.5HRC左右，人造金刚石10000HV。一般来说，刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。因为均匀分布的细化碳化物数量越多，颗粒越小，耐磨性就越高。二、强度和韧性在切削过程中，刀具承受很大的压力，只有抗弯强度好，切削用量才不会发生变化。粗加工余量不均，切削力发生变化，对刀具有冲击和震动，如果韧性不好，常会出现崩刃或折断。硬度和韧性是一对不可解决的矛盾，如高速钢的韧性好，而硬质合金的硬度高，在下一节中我们会讲到。三、耐热性耐热性是指在高温下刀具材料保持硬度、耐磨性、强度和韧性的性能。用红硬性表示。高温

14、下硬度越高，则红硬性越好。碳素工具钢的红硬性200250，高速钢不超过650，硬质合金约8001000。四、良好的工艺性总之，刀具应具备的性能主要就这四个方面，当然还有经济性、切削性能的可预测性等要求，这里不作为讲述内容。 五、常用刀具材料目前在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷等。（一）、碳素工具钢碳素工具钢是一种含C量较高的优质钢（含C一般为0.651.35%）。1、常用牌号 T7A、T8AT13A其中T 碳， A 高级优质碳素工具钢2、主要性能淬火后硬度较高，可达HRC6165；红硬性为200250，价格低廉，不耐高温，切削速度因此而不能提高，允许

15、切削速度VC10m/min,只能制作低速手用刀具，如板牙、锯条、锉等；优点：易刃磨，可获得锋利的刀刃。 （二）、合金工具钢在碳素工具钢中加入一定量的铬（Cr）、钨（W）、锰（Mn）等合金元素，能够提高材料的耐热性、耐磨性和韧性，同时还可以减少热处理时的变形。1、主要牌号9SiCr：9表示平均含C量为0.90%，Si、Cr平均含量均小于1.5%；CrWMn：平均含C量大于1.0%，Cr、W、Mn平均含量均小于1.5%。2、主要性能淬火后的硬度可达HRC6165，红硬性为300400，允许切削速度Vc=1015m/min,制作低速、形状比较复杂、要求淬火后变形小的刀具。如板牙、拉刀、手用铰刀（孔的

16、精加工）等。提问：1、常见刀具材料有那些？2、车间的刀具材料主要那些？具有什么特性？§2-2 高速钢高速钢是一种高合金工具钢，钢中含有W、Mo、Cr、V等合金元素，这些合金元素的含量较高，主要改变以往工具钢的性能。(一)高速钢的性能：1、具有高的强度和韧性 ；2、良好的耐磨性，6366HRC (加入V元素的作用)；3、红硬性为600（加入W元素的作用）；4、允许切削速度Vc=2530m/min； 高速钢经过适当热处理，可获得良好的切削性能。用高速钢制成的刀具，在切削时显得比一般低合金工具钢刀具更加锋利，因此又俗称锋钢。高速钢区别于其他一般工具钢的主要特性是它具有良好的热硬性（红硬性）

17、，当切削温度高达600左右时硬度仍无明显下降，能以比合金工具钢更高的切削速度进行切削，高速钢由此而得名。5、具有良好的制造工艺性；高速钢能锻造，易刃磨，能制造形状复杂的及大型成形刀具，如钻头、丝锥、成形刀具、拉刀、齿轮刀具、整体铣刀盘等都用高速钢。高速钢的焊接、韧性、热处理性能好。6、可获得锋利的刀刃（锋钢之称）；7、加工范围较大：铸铁、有色金属、钢（指正火状态下，淬火状态不能加工）（二）高速钢的分类高速钢按用途来分可分为普通高速钢和高性能高速钢。1、普通高速钢：工艺性好，可满足一般工程材料的切削加工。又可分为 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