机械制造技术教案1-2

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1、徐州市广播电视大学理论授课教案（首页）授课日期1班级课题： 第一章 金属切削的基本知识 教学目的要求：学习金属切削的基本知识 教学重点：切削运动、刀具的几何角度 授课方法： 讲授、辅导 教学参考及教具（含多媒体教学设备）： 授课执行情况及分析：板书设计或授课提纲：第一章 金属切削的基本知识1-3 金属切削过程一、变形系数、切屑和积屑瘤二、切削力三、切削热与切削温度四、刀具磨损与刀具耐用度五、切削液的合理选择六、刀具几何参数的合理选择七、切屑的控制教学环节及时间分配教学内容教学方法组织教学引入新课进行新课小结布置作业检查学生出勤及其课前准备情况复习前课内容、提问第一章 金属切削的基本知识1-3

2、金属切削过程一、变形系数、切屑和积屑瘤1、变形系数变形系数h是表示切屑的外形尺寸变化大小的一个参数。如右图所示，切屑经过剪切变形、又受到前刀面摩擦后，与切削层比较，它的长度缩短、厚度增加，这种切屑外形尺寸变化的变形现象称为切屑的收缩。变形系数表示切屑收缩的程度。2、切屑的类型由于工件材料不同，切削过程中的变形程度也就不同，因而产生的切屑种类也就多种多样，如下图示。1）带状切屑：当切削厚度较小、切削速度较高、刀具前角较大时，一般得到这类切屑。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。2）节状切屑： 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。这种切屑大多在切削黄铜

3、或切削速度较低、切削厚度较大、刀具前角较小时产生。3）粒状切屑：如果在挤裂切屑的剪切面上，裂纹扩展到整个面上，则整个单元被切离，成为梯形的单元切屑。切削铅或用很低的速度切削钢时可得到这类切屑。4）崩碎切屑：这是属于脆性材料（如铸铁、黄铜等）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。3、积屑瘤1）积屑瘤现象：在切削速度不高而又能形成连续切屑的情况下，加工一般钢料或其它塑性材料时，常常在前刀面处粘着一块剖面有时呈三角状的硬块。这块冷焊在前刀面上的金属称为积屑瘤（或刀瘤）。它的硬度很高，通常是工件材料的23倍，在处于比较稳定的状态时，能够代替刀刃进行切削。2）积屑瘤的产生当两者的接触面

4、达到一定温度同时压力又较高时，会产生粘结现象，即一般所谓的“冷焊”。切屑从粘在刀面的底层上流过，形成“内摩擦”。如果温度与压力适当，底层上面的金属因内摩擦而变形，也会发生加工硬化，而被阻滞在底层，粘成一体。这样粘结层就逐步长大，直到该处的温度与压力不足以造成粘附为止。3）积屑瘤的脱落与消失 主要决定于切削温度。此外，接触面间的压力、粗糙程度、粘结强度等因素都与形成积屑瘤的条件有关。一般说来，塑性材料的加工硬化倾向愈强，愈易产生积屑瘤；温度与压力太低，不会产生积屑瘤；反之，温度太高，产生弱化作用，也不会产生积屑瘤。走刀量保持一定时，积屑瘤高度与切削速度有密切关系。4）积屑瘤的作用实际前角增大；它

5、加大了刀具的实际前角，可使切削力减小，对切削过程起积极的作用。积屑瘤愈高，实际前角愈大。使加工表面粗糙度增大； 对刀具寿命的影响；积屑瘤粘附在前刀面上，在相对稳定时，可代替刀刃切削，有减少刀具磨损、提高寿命的作用。但在积屑瘤比较不稳定的情况下使用硬质合金刀具时，积屑瘤的破裂有可能使硬质合金刀具颗粒剥落，反而使磨损加剧。5）减小和避免积屑瘤的措施降低切削速度，使温度较低，粘结现象不易发生； 采用高速切削，使切削温度高于积屑瘤消失的相应温度； 采用润滑性能好的切削液，减小摩擦； 增加刀具前角，以减小切屑与前刀面接触区的压力； 适当提高工件材料硬度，减小加工硬化倾向。二、切削力 1.切削力的来源金属

6、切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形并成为切屑所需的力，称为切削力。切削力来源于三个方面：克服被加工材料对弹性变形的抗力；克服被加工材料对塑性变形的抗力；克服切屑对前刀面的摩擦力和刀具后刀面对过渡表面与已加工表面之间的摩擦力。2.切削合力及其分解 上述各力的总和形成作用在刀具上的合力Fr（国标为F）。为了实际应用，Fr可分解为相互垂直的Fx（国标为Ff）、Fy（国标为Fp）和Fz（国标为Fc）三个分力。在车削时： Fz主切削力或切向力。它切于过渡表面并与基面垂直。Fz是计算车刀强度，设计机床零件，确定机床功率所必需的。Fx进给抗力、轴向力或走刀力。它是处于基面内并与工件轴线平行与走刀方向

7、相反的力。Fx是设计进给（走刀）机构，计算车刀进给功率所必需的。Fy切深抗力、或背向力、径向力 、吃刀力。它是处于基面内并与工件轴线垂直的力。Fy用来确定与工件加工精度有关的工件挠度（详见第七章），计算机床零件和车刀强度。它与工件在切削过程中产生的振动有关。3.切削力的经验公式和切削力估算 目前，人们已经积累了大量的切削力实验数据，对于一般加工方法，如车削、孔加工和铣削等已建立起了可直接利用的经验公式。 测力实验的方法有单因素法和多因素法，通常采用单因素法。即固定其它实验条件，在切削时分别改变背吃刀量ap和进给量f，并从测力仪上读出对应切削力数值，然后经过数据整理求出它们之间的函数关系式。4.

8、影响切削力的因素实践证明，切削力的影响因素很多，主要有工件材料、切削用量、刀具几何参数、刀具材料刀具磨损状态和切削液等。 1、工件材料（1）硬度或强度提高，剪切屈服强度s增大，切削力增大。（2）塑性或韧性提高，切屑不易折断，切屑与前刀面摩擦增大，切削力增大。 2、切削用量 （1）背吃刀量（切削深度）ap、进给量增大，切削层面积增大，变形抗力和摩擦力增大，切削力增大。 （2）切削速度vc 加工塑性金属时，切削速度Vc对切削力的影响规律如同对切削变形影响一样，它们都是通过积屑瘤与摩擦的作用造成的。切削脆性金属时，因为变形和摩擦均较小，故切削速度Vc改变时切削力变化不大。 5.切削功率消耗在切削过程中的功率称为切削功率Pm(国标为Po)。切削功率为力Fz和Fx所消耗的功率之和，因Fy方向没有位移，所以不消耗功率。于是Pm=(Fz*Vc+Fx*nw*f/1000)10-3其中：Pm切削功率（KW）； Fz切削力（N）； Vc切削速度（m/s）； Fx进给力（N）； nw工件转速（r/s）； f进给量（mm/s）。作业：习题与思考题一：9、10、11、12、板书5