NO7模块七金属切削加工基础机械制造基础教案

格式支持编辑，如有帮助欢迎下载支持。PAGEPAGE14word格式支持编辑，如有帮助欢迎下载支持。知识目标：刀具几何参数、刀具材料等金属切削条件的合理选择；掌握常见表面加工的分类、加工方法和加工方案的选择。教学能力目标：能根据加工要求，正确选用常用刀具材料；合理选择刀具几何参数和切削用量参数，以保证目标零件的加工质量，提高生产效率；根据零件的类型选择合理的加工方法和加工方案。素质目标：教学常见表面加工的分类、加工方法和加工方案的选择。重点教学刀具几何参数的合理选择难点理实一体教学实物讲解手段 小组讨论、协作教学 6学时教 学内 容 与 教 学过 程设 计 注 释模块七 金属切削加工基础〖任务描述〗如图7-1已加工表面、过渡表面，并指出刀具的前面、后面、副后面、切削刃、副切削刃、刀尖。简7-1（a）中零件的加工方法和加工方案。

明确任务，在任务的驱动下学习。〖任务分析〗

图7-1 车削工件的端面和内孔71表面的分类、车刀的结构组成。除此之外，还需具备与之相关的知识，包括外圆表面的加工方法和加工方案的选择、内圆表面的加工方法和加工方案的选择等。〖相关知识〗学习情境一金属切削加工的基本概念一、零件表面的形成及切削运动根据切削运动作用的不同，可将其分为主运动和进给运动，如图7-2所示。图7-2外圆车削主运动主运动是使工件和刀具产生相对运动以进行切削的最基本运动。主运动消耗功率最大，掌握主运动及进速度最高。主运动有且仅有一个。切削刃上选定点相对于工件沿主运动方向的瞬时线速度称给运动的过程及为切削速度，用vc表示，单位为m/s。当主运动是旋转运动时，则其切削速度的计算公式为含义。vc=πdn/1000×60（7-1）d为完成主运动的工件或刀具的最大直径mmn为工件或刀具每分钟转速r/mi2.进给运动新切削层不断投入切削，使切削工作得以继续下去的运动称为进给运动，见图7-2。进也可以是多个；可以是连续进行的，也可以是断续进行的。与主运动速度相对应，进给运动的大小用进给速度vf表示，单位为mm/s或mm/min。即在单位时间内，刀具相对于工件在进给方向上的位移量。进给量f每转一转刀具所移动的距离，即为（每转）进给量，单位为mm/r。又如在牛头刨床上刨平面时，刀具往复一次工件移动的距离，单位为mm/str（双行程。切削深度ap是指工件待加工表面与已加工表面间的垂直距离，即ap=dw－dm/2（7-2）dw为工件待加工表面直径mdm为工件已加工表面直径m。任何切削加工都必须选择合适的主运动速度vc、进给量f和切削深度ap，它们合称为切削用量三要素。二、工件表面在切削过程中，工件上通常存在三个变化着的表面，见图7-2。待加工表面。工件上即将被切除的表面称为待加工表面。已加工表面。工件上经刀具切削后形成的表面称为已加工表面。三、切削层的几何参数1.切削层公称厚度垂直于切削刃方向测量的切削层的截面尺寸称为切削层公称厚度，简称为切削厚度，用hDmm7-3时，若车刀主切削刃为直线，则切削层公称厚度的计算公式为hD=fsinκr（7-3）切削层公称宽度给定瞬间主切削刃在切削层尺寸平面上的投影的两个极限点间的距离称为切削层公称宽教师结合图片度，简称为切削宽度，用符号bD表示，单位为mm。外圆车削时，切削层公称宽度的计算公解切削层的几式为 参数。bD=ap/sinκr（7-4）图7-3外圆车削时切削层参数切削层公称横截面积给定瞬间切削层在与主运动垂直的平面内度量的实际横截面积称为切削层公称横截面积，简称为公称面积，用符号AD表示，单位为mm2，其计算公式为AD=hDbD=fap（7-5）学习情境二金属切削机床的基本知识一、金属切削加工概述金属切削加工方式很多，一般可分为车削加工、铣削加工、钻削加工、镗削加工、刨削加工、磨削加工、齿轮加工及钳工等。切削加工的主要特点是工件精度高、生产率高及适应性好。凡是要求具有一定几何尺寸精度和表面粗糙度的零件，通常都采用切削加工方法来制造。1.机床的分类机床的分类方法很多，最基本的是按加工方法和所用刀具及用途进行分类。根据国家制定的机床型号编制方法，目前将机床分为12大类。分为仪表机床、中型机床（一般机床、大型机床（质量在10t以上、重型机床（质量在30t）和超重型机床（100t2.机床的型号编制机床的型号是用汉语拼音字母和阿拉伯数字按照一定规律组合而成的，用来表示机床的类型、主要技术参数、通用特性和结构特性等。我国的机床型号是按照国家标准GB/T15375—2008《金属切削机床型号编制方法》的规定编制的。 掌握机床的型1）机床的类别代号 编制规则。机床的类别代号用该类机床名称的汉语拼音的第一个字母大写表示。当需要时，类以下如磨床类包括、2M、3M2）机床的特性代号机床的特性代号主要有通用特性代号和结构特性代号。3）机床的组代号和系代号机床的组代号和系代号分别用一个数字表示。每类机床按其结构性能及适用范围划分为10个组，每组又分为100～9基本相同的机床即为同一组；在同一组机床中，主参数相同，并按一定公比排列，基本结构及布局也相同的机床即为同一系。各类机床的组代号和系代号及划分可查阅有关资料。机床主参数或设计顺序号机床主参数表示机床的规格，是反映机床最大工作能力的一种重要技术参数。通用机床的主参数已由机床的系列型谱规定。主参数用实际值或折算系数（1/10或1/100）表示，位于系代号之后。机床的主轴数或第二主参数多轴机床的主轴数是必须表示的，应以实际的轴数标于主参数之后，并用“”分开，读度等。第二主参数也用折算系数表示，位于主参数后，并用“×”分开，读作“乘机床的重大改进顺序号当机床的性能及结构有重大改进，并按新产品重新设计、试制和鉴定时，应分别用字母Ａ、Ｂ、Ｃ等在原机床型号的最后表示设计改进的次序。其他特性代号某些专门用途的通用机床，改变机床的部分结构性能，则在原机床型号后加１、２、３等数字，并用“／”分开，读作“之”，以便与原机床型号区分。3.机床型号实例 学生读取实例中C2150·6表示加工最大棒料直径为50mm的卧式六轴自动车床。 的机床型号教师MG1432A320mm的高精度万能外圆磨床。确认。MB8240/1400mmZ3040×1640mm1600mm三、机床的运动零件表面的形成方法表面都可看作是一条线（母线）沿另一条线（导线）运动而形成的，如图7-4结合图片讲解零件表面的形成方法。图7-4零件表面的形成表面成形运动称为机床的表面成形运动，又称为工作运动。机床的技术性能工质量。四、机床的传动机床传动的基本组成部分机床传动的基本组成部分包括动力源、执行件和传动装置。机床的传动链外联系传动链和内联系传动链两类。1）外联系传动链外联系传动链是联系机床动力源和执行件之间的传动链，可使执行件得到动力并运动起来。如车削外圆时，电动机至主轴的传动链即是外联系传动链。外联系传动链传动比没有严格要求，它的变化只影响切削速度或进给量大小，不影响加工表面的形状。 掌握外联系传2）内联系传动链 链和内联系传内联系传动链是联系两个执行件，实现复合表面成形运动的传动链。它的作用是保证两链所起到的作用。个执行件之间有严格的相对运动关系。如车削螺纹时，主轴至刀架的传动链就是内联系传动链，又如滚齿机的范成运动传动链也是内联系传动链。内联系传动链中不允许采用传动比不准确或瞬时传动比不恒定的传动机构。学习情境三金属切削刀具一、金属切削刀具的几何角度1.车刀切削部分的组成车刀由刀头和刀杆组成。刀杆用于装夹，刀头用于切削，其结构形式如图7-6所示。图7-6车刀切削部分的组成2.刀具角度的坐标平面与参考系7-7掌握各坐标的含义。图7-7刀具坐标平面参考系3.刀具的标注角度刀具标注角度是画刀具图及磨刀时掌握的角度，是假定条件下的切削角度，以便于刀具（不考虑进给运动的大小（规定刀具的刃磨和安装基准面垂直于切削平面或平行于基面，同时规定刀杆的中心线同进给运动方向垂直7-8所示。掌握各标注角度的含义。图7-8外圆车刀的标注角度二、金属切削刀具的材料刀具材料必须具备的性能高的硬度一般刀具硬度应高于工件材料的硬度1.3～1.560HRC。足够的强度和韧性 学生结合实际思强度是指材料在静载荷作用下抵抗永久变形和断裂的能力。刀具材料的强度一般指抗弯考刀具材料必强度。切削时刀具要承受较大的切削力、冲击和振动，为避免崩刃和折断，刀具材料应具有具备的性能教足够的强度和韧性。材料的强度和韧性通常用抗弯强度和韧性表示。 总结。高的耐磨性和耐热性布越均匀，耐磨性越好。良好的工艺性能为了便于刀具加工制造，刀具材料要有良好的工艺性能，如热轧、锻造、焊接、热处理和机械加工等性能。常用刀具材料刀具材料可分为工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢硬材料（包括金刚石、立方氮化硼等）五大类。目前切削加工中使用较多的刀具材料是工具钢、高速钢、硬质合金等。学习情境四常见表面加工一、外圆表面的加工1.外圆表面加工最常用的方法有车削、磨削。当精度及表面质量要求很高时，还需进行光整加工。粗车粗车的主要目的是尽快去除毛坯的大部分加工余量，使之接近工件的形状和尺寸，为精加工做准备。因此，一般采用尽可能大的切削用量，以达到较高的生产率。粗车的尺寸公差等级为IT13～IT11，表面粗糙度Ra值为50～12.5μm。半精车半精车是在粗车的基础上进行的，其背吃刀量与进给量均较粗车小，常作为高精度外圆表面磨削或精车前的预备加工，也可作为中等精度外圆表面的终加工。半精车的尺寸公差等掌握各加工方级为IT10～IT9，表面粗糙度Ra值为6.3～3.2μm。 的特点。精车一般作为高精度外圆表面的终加工，其主要目的是达到零件表面的加工要求。为此，需合理选择车刀几何角度和切削用量。精车的尺寸公差等级为IT7～IT5，表面粗糙度Ra值为1.6~0.8μm。精细车精细车的尺寸公差等级为IT6～IT5，表面粗糙度Ra0.8~0.4μm小批量的高精度外圆表面的终加工。粗磨粗磨采用较粗磨粒的砂轮和较大的背吃刀量及进给量，以提高生产率。粗磨的尺寸公差等级为IT8～IT7，表面粗糙度Ra值为1.6～0.8μm。精磨精磨则采用较细磨粒的砂轮和较小的背吃刀量及进给量，以获得较高的精度及较小的表面粗糙度。精磨的尺寸公差等级为IT6～IT5，表面粗糙度Ra值可达0.2μm。光整加工如果工件公差等级要求IT5以上，表面粗糙度Ra值为0.1～0.008μm，则在经过精车或精磨以后，还需通过光整加工。常用的外圆表面光整加工方法有研磨、超级光磨和抛光等。外圆表面加工方案的选择1）外圆表面加工方案分析图7-9和表面粗糙度。显然，对于零件上某一外圆表面来说，其加工方案只要满足规定的技术要求7-9结合图讲解外圆表面的加工方案。图7-9外圆表面的加工方案以下结合图7 9作几点说明。加工淬火钢件的外圆面。加工不淬火钢件和铸铁件的外圆表面。2）外圆表面加工方案选用实例二、内圆表面的加工1.机床的选择轴、盘、套类零件轴线位置的孔，一般选用车床（镗孔生产中，盘、套类零件轴线位置上的通直配合孔，多选用拉床加工。加工。 能够根据实际需箱体和大、中型支架上的轴承支承孔，多选用铣、镗床加工。 要选择合适的机各种零件上的销钉孔、穿螺钉孔和润滑油孔，一般在钻床上加工。 床。2.孔加工方案的选用孔加工常用的方案孔加工常用的方案如图7-14所示（表中Ra的单位为。拟定孔加工方案时，除要考虑孔径大小和长径比。图7-14孔常用的加工方案所选用孔加工方案的几点说明 学生分组讨论选孔加工方案选择实例 择孔加工方案时三、平面的加工 的注意事项教师平面是盘形和板形零件的主要表面，也是箱体类零件的主要表面之一。根据平面所起的总结。作用不同，大致可以分为以下几种。非结合面。这类平面只是在外观或防腐蚀上有要求时，才进行加工。结合面和重要结合面。如零件的固定连接平面等。导向平面。如机床的导轨面等。精密测量工具的工作面等。平面的技术要求与外圆表面和内圆表面的技术要求稍有不同，一般平面本身的尺寸精度要求不高，其技术要求主要包括以下三个方面。形状精度。如平面度、直线度等。位置精度。如平面之间的尺寸精度以及平行度、垂直度等。1）平面加工方案分析性能、热处理要求、生产批量等来选择，如图7-17所示（图中Ra的单位，结合图片讲解平面加工常用的方案。图7-17平面加工常用的方案应考虑如下几点。要求不高的平面（包括不与其他任何零件接触的非工作面）即可。但对于要求表面光滑的平面，粗加工后仍需进行精加工和光整加工。板形零件的平面常采用铣（刨）—磨削。这比