《機(jī)械加工工藝教案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)械加工工藝教案（14頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

第1章 金屬切削加工基礎(chǔ) 備課時(shí)間：09-2-14 上課時(shí)間：09-2-16 教學(xué)目的：1、新學(xué)期剛開始，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，并講解學(xué)習(xí)本課程的方法與技巧。 2、掌握切削運(yùn)動(dòng)的類型、切削用量三要素的概念。 教學(xué)重點(diǎn)：切削用量三要素 課時(shí)：2課時(shí) 授課內(nèi)容： 1.1.1 切削運(yùn)動(dòng) 金屬切削加工是用切削工具將坯料或工件上的多余材料切除，以獲得合乎設(shè)計(jì)要求的工件的一種加工方法。 （復(fù)習(xí)金屬切削加工和數(shù)控加工在機(jī)械制造中的地位） 1.1 切削運(yùn)動(dòng)及切削要素 機(jī)床為實(shí)現(xiàn)切削加工所必需具有的加工工件與工件間的相對運(yùn)動(dòng)。它包括主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 主運(yùn)動(dòng)（復(fù)習(xí)什么是主運(yùn)動(dòng)） 主運(yùn)動(dòng)的速度即切削速度:主運(yùn)動(dòng)的線速度。 （分析推導(dǎo)過程，分析根據(jù)工件材料查表時(shí)只能查到切削速度，而不能直接查到轉(zhuǎn)速的原因） （二）進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度：指切削刃選定點(diǎn)相對于工件進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，用vf表示 例：外圓車削時(shí)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度常常用進(jìn)給量f來表述，單位：mm/r 刨削時(shí)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度用每一行程多少毫米來表述，單位為mm/str。 銑削時(shí)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度常用每齒進(jìn)給量f來表述，單位：mm/z 進(jìn)給速度vf、進(jìn)給量f、每齒進(jìn)給量fz 和刀具齒數(shù)Z之間的關(guān)系如下： vf = nf 1.1.2 切削時(shí)形成的表面 車削加工過程中工件上有三個(gè)不斷變化著的表面： （1）待加工表面 （2）已加工表面 （3）過渡表面 1.1.3 切削用量 （1）切削速度vc （2）背吃刀量ap（分析車削和銑削的ap有什么不同） （3）進(jìn)給量f （解釋切削用量三要素對加工的影響。） 備課時(shí)間：09-2-18 上課時(shí)間：09-2-19 教學(xué)目的：1、掌握刀具的組成及幾何角度的確定方法 2、熟悉刀具的工作角度對加工的影響。 教學(xué)重點(diǎn)：幾何角度的確定方法。 教學(xué)難點(diǎn)：刀具的工作角度對加工的影響。 課時(shí)：2課時(shí) 授課內(nèi)容： 1.2 刀具組成及幾何角度 （首先讓學(xué)生傳遞著觀察車刀） 1. 刀具切削部分的組成要素 刀桿：起夾持作用 刀頭:(三面) 前刀面：切屑流過的表面 主后刀面：刀具上與加工表面相對的表面 副后刀面：刀具上與已加工表面相對的表面 (兩刃) 主切削刃：刀具上前刀面與主后刀面的交線 副切削刃：刀具上前刀面與副后刀面的交線 (一尖) 主切削刃與副切削刃的交點(diǎn) （結(jié)合刀具實(shí)物和圖片與學(xué)生一起分析并提問） ２．車刀切削角度的坐標(biāo)平面 基面Pr：通過主切削刃上的某一點(diǎn)，與主運(yùn)動(dòng)方向相垂直的平面。 車刀的基面平行于刀體底面。 切削平面Ps：通過主切削刃上的某一點(diǎn)，與過渡表面相切并垂直于基面的平面。 正交平面Po：通過主切削刃上的某一點(diǎn)，并同時(shí)垂直于基面和切削平面的平面。 （結(jié)合幻燈片與學(xué)生一起分析并提問） 3. 刀具的主要標(biāo)注角度 1) 前角（g0） 前刀面和基面之間的夾角。 2）后角（a0） 主后刀面和切削平面之間的夾角。 （直接分析出前角和后角的正、負(fù)、零。并要求學(xué)生在車刀上分析出前角和后角的正、負(fù)時(shí)的形狀，及其大、小對加工的影響。） 3）主偏角（kr） 主切削刃與進(jìn)給方向間的夾角 4）副偏角（kr’） 負(fù)切削刃與進(jìn)給方向的夾角 5）刃傾角（lS） 主切削刃與基面之間的夾角。在切削平面內(nèi)度量 4、 刀具的工作角度 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對刀具工作角度的影響 使刀具實(shí)際工作后角減小，工作前角增大 刀具安裝高低對刀具工作角度的影響 刀桿中心面（線）不垂直于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的影響 由此分析出刀具的安裝方法：1、刀尖的高度應(yīng)與工件中心的高度一致。 2、刀桿中心面（線）應(yīng)垂直于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向。 備課時(shí)間：09-2-22 上課時(shí)間：09-2-23 教學(xué)目的：1、了解切削層參數(shù) 2、掌握切屑的形成過程及切屑種類 3、熟悉積屑瘤的形成及其對切削加工的影響。 教學(xué)難點(diǎn)：切屑的形成過程。 教學(xué)重點(diǎn)：切屑種類和積屑瘤的形成及其對切削加工的影響。 課時(shí)：2課時(shí) 授課內(nèi)容： 5、切削層參數(shù) （1） 切削層公稱厚度hD ：垂直于過渡表面的切削層尺寸 。 切削層截面的切削厚度為： hD ＝ f sinκr （2） 切削層公稱寬度bD 切削層截面的公稱切削寬度為：bD ＝ ap/sinκr (3) 切削層公稱橫截面積 AD＝hD bD＝ f sinκr . ap/sinκr= f ap 1.3 金屬的切削過程 金屬在切削過程中，會(huì)出現(xiàn)一系列物理現(xiàn)象，如金屬變形、切削力、切削熱、刀具磨損等，這些都是以切屑形成過程為基礎(chǔ)而生產(chǎn)中出現(xiàn)的許多問題，如積屑瘤、振動(dòng)、卷屑、斷屑等，都與切削過程密切相關(guān)。 1.3.1.切屑的形成過程及切屑種類 1、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。 2、切屑的類型及切屑控制 類型：帶狀切屑、擠裂切屑、單元切屑、崩碎切屑 （預(yù)習(xí)第10頁表1-1，總結(jié)出哪種切屑較好，怎樣控制切屑的類型。） 切屑控制： “不可接受”的切屑：切削條件惡劣導(dǎo)致。影響主要有拉傷工件的已加工表面；劃傷機(jī)床；造成刀具的早期破損；影響操作者的安全。 切屑控制：在切削加工中采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣砜刂魄行嫉木砬?、流出與折斷，使形成“可接受”的良好屑形。 “可接受”的切屑標(biāo)準(zhǔn)：不妨礙正常的加工；不影響操作者的安全；易于清理、存放和搬運(yùn)。 (1) 切屑的形態(tài)可隨切削條件不同而改變 (2) 可控制切削條件，使切屑形態(tài)向有利于生產(chǎn)的方面轉(zhuǎn)化，保證切削加工的順利進(jìn)行和工件的加工質(zhì)量：增大前角、提高切削速度、減小進(jìn)給量 3．積屑瘤 在一定的切削速度和保持連續(xù)切削的情況下，加工塑性材料時(shí)，在刀具前刀面常常粘結(jié)一塊剖面呈三角狀的硬塊，這塊金屬被稱為積屑瘤。 （1）積屑瘤的形成 切削過程中，由于金屬的擠壓和強(qiáng)烈摩擦，使切屑與前刀面之間產(chǎn)生很大的應(yīng)力和很高的切削溫度。當(dāng)應(yīng)力和溫度條件適當(dāng)時(shí)，切屑底層與前刀面之間的摩擦力很大，使得切屑底層流出速度變得緩慢，形成一層很薄的“滯流層”，當(dāng)滯流層與前刀面的摩擦阻力超過切屑內(nèi)部的結(jié)合力時(shí)，滯流層的金屬與切屑分離而粘附在切削刃附近形成積屑瘤. （２）積屑瘤對切削加工的影響 有利方面：保護(hù)刀具、增加工作前角 不利方面：影響工件尺寸精度、影響工件表面粗造度 （3）. 積屑瘤的控制 影響積屑瘤的因素：工件材料、切削用量、刀具前角、切削液等 控制措施：通過熱處理，提高零件材料的硬度，降低材料的加工硬化。 要避免在中溫、中速加工塑性材料 增大前角可減小切削變形，降低切削溫度，減小積屑瘤的高度 采用潤滑性能優(yōu)良的切削液可減少甚至消除積屑瘤 3、鱗刺的形成 低速加工塑性金屬材料時(shí)在已加工表面常會(huì)出現(xiàn)一種鱗片狀毛刺，成為鱗刺。 成因：低速切削形成擠裂或單元切屑時(shí)，刀、屑間摩擦發(fā)生周期性變化使切屑在前面上周期性停留代替刀具推擠切削層造成金屬的積聚，使以加工表面產(chǎn)生拉應(yīng)力而導(dǎo)裂，并使切削厚度向切削線以下而形成鱗刺 4、已加工表面的變形 切屑經(jīng)過刀刃鈍圓B點(diǎn)后，受到后刀面BC段的擠壓和摩擦，經(jīng)過BC段后，這部分金屬開始彈性恢復(fù)，恢復(fù)高度為△h，在恢復(fù)過程中又與后刀面CD部分產(chǎn)生摩擦，這部分切削層在OB，BC，CD段的擠壓和摩擦后，形成了已加工表面的加工質(zhì)量。所以說第三變形區(qū)對工件加工表面質(zhì)量產(chǎn)生很大影響。 備課時(shí)間：09-2-25 上課時(shí)間：09-2-26 教學(xué)目的：1、掌握刀具材料的基本要求及常用刀具材料。 2、熟悉切削力、切削熱和切削溫度及其對刀具壽命的影響。 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：刀具材料的基本要求及常用刀具材料。 課時(shí)：2課時(shí) 授課內(nèi)容： 1.4 刀具材料 概 述：刀具材料是指刀具上參與切削部分的材料。 1.4.1 刀具材料的基本要求 （1）高硬度 （2）高強(qiáng)度與強(qiáng)韌性 （3）較強(qiáng)的耐磨性和耐熱性 （4）優(yōu)良導(dǎo)熱性 （5）良好的工藝性與經(jīng)濟(jì)性 1.4.2 常用刀具材料 刀具材料種類很多，常用的有：工具鋼（包括碳素工具鋼、）、硬質(zhì)合金、陶瓷金剛石（天然和人造）、立方氮化硼、碳素工具鋼和合金工具鋼，因其耐熱性很差，目前僅用于手工工具。 1、高速鋼 高速鋼是一種含有鎢、鉬、釩等合金元素較多的工具鋼 ，也稱為鋒鋼或白鋼． 特點(diǎn)： 1）強(qiáng)度高，抗彎強(qiáng)度為硬質(zhì)合金的2～3倍； 2）韌性高，比硬質(zhì)合金高幾十倍； 3）硬度HRc63以上，且有較好的耐熱性； 4）可加工性好，熱處理變形較小。 應(yīng)用：常用于制造各種復(fù)雜刀具（如鉆頭、絲錐、拉刀、成型刀具、齒輪刀具等）。 2、硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金是用高硬度、高熔點(diǎn)的金屬碳化物粉末和金屬粘結(jié)劑（如Co、Ni、Mo等）經(jīng)高壓成型后，再在高溫下燒結(jié)而成的粉末冶金制品。 優(yōu)點(diǎn) 硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性、耐熱性都很高，允許的切削速度遠(yuǎn)高于高速鋼，且能切削諸如淬火鋼等硬材料。 不足（與高速鋼相比）： 其抗彎強(qiáng)度較低、脆性較大，抗振動(dòng)和沖擊性能也較差。 硬質(zhì)合金因其切削性能優(yōu)良而被廣泛用來制作各種刀具。在我國，絕大多數(shù)車刀、面銑刀和深孔鉆都采用硬質(zhì)合金制造。 3、 陶瓷刀具材料 陶瓷材料比硬質(zhì)合金具有更高的硬度（HRA91～95）和耐熱性，在1200℃的溫度下仍能切削，耐磨性和化學(xué)惰性好，摩擦系數(shù)小，抗粘結(jié)和擴(kuò)散磨損能力強(qiáng)，因而能以更高的速度切削，并可切削難加工的高硬度材料。 主要缺點(diǎn)是性脆、抗沖擊韌性差，抗彎強(qiáng)度低。 4、立方氮化硼 它是一種人工合成的新型刀具材料。它是利用超高溫高壓技術(shù)制成的一種無機(jī)超硬材料。立方氮化硼在高溫、其硬度很高，可達(dá)8000～9000HV,僅次于金剛石，但熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于金剛石，并且與元素親和力小，它的最大的優(yōu)點(diǎn)是在高溫1200℃～1300℃時(shí)也不會(huì)與鐵族金屬起反應(yīng)。因此既能勝任淬火鋼、冷硬鑄鐵的粗車和精車，又能勝任高溫合金、熱噴涂材料、硬質(zhì)合金及其他難加工材料的高速切削。超高速加工的首選刀具材料 5、金剛石 分為人造和天然兩種，是目前已知最硬的，硬度約為HV10000,故其耐磨性好，不足之處是抗彎強(qiáng)度和韌性差，對鐵的親和作用大，故金剛石刀具不能加工黑色金屬，在800℃時(shí)，金剛石中的碳與鐵族金屬發(fā)生擴(kuò)散反應(yīng)，刀具急劇磨損。金剛石價(jià)格昂貴，刃磨困難，應(yīng)用較少。主要用作磨具及磨料，有時(shí)用于修整砂輪。 總結(jié)：材料的韌性則是高速鋼最高，金剛石最低 材料的硬度、耐磨性，金剛石最高，遞次降低到高速鋼。 課時(shí)八 1.5 切削力、切削熱和切削溫度 1.5.1 切削力的來源 1、切削層金屬、切屑和工件表面層金屬的彈性 變形、塑性變形所產(chǎn)生的抗力； 2、刀具與切屑、工件表面間的摩擦阻力。 1.5.2 切削分力及其作用 1、主切削力Fc ：切削合力在切削速度方向上的分力，垂直于基面，是計(jì)算機(jī)床動(dòng)力、校核機(jī)床和夾具強(qiáng)度及剛度的重要依據(jù) 2、背向力Fp 切削合力在切削深度方向上的分力，與切深方向相反，它能使工件彎曲和引起震動(dòng)，對加工質(zhì)量影響較大。 3、進(jìn)給力Ff 切削合力在進(jìn)給方向上的分力; 與進(jìn)給方向平行，但方向相反，是設(shè)計(jì)和校驗(yàn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的依據(jù)。 4、影響切削力的因素 工件材料： 被加工工件材料的強(qiáng)度、硬度越高，切削力增大。強(qiáng)度相近的材料，如其塑性（伸長率）較大，切削力增大。切削脆性材料時(shí)，其切削力一般低于塑性材料。 切削用量：切削深度ap或進(jìn)給量f加大，均使切削力增大，但兩者的影響程度不同，ap 的影響更大一些。 切削速度： 加工塑性金屬時(shí)，在中速和高速下，切削力一般隨著切削速度的增大而減小。 刀具幾何參數(shù) 1.5.5 切削熱和切削溫度 1. 切削熱的產(chǎn)生傳出及影響 ａ．切削熱的來源 切屑層的金屬發(fā)生彈性變形、塑性變形而產(chǎn)生大量的熱 切屑與刀具前刀面產(chǎn)生的摩擦 工件與刀具后刀面產(chǎn)生的摩擦 ｂ．切削熱的傳導(dǎo) 傳入切屑，約占總熱量的５０％～８６％，對切削加工無不利影響 傳入工件，約占總熱量的４０％～１０％，會(huì)使工件膨脹或伸長，產(chǎn)生尺寸和形狀誤差，影響加工精度 傳入刀具，約占總熱量的９％～３％，使刀具溫度升高，硬度下降，磨損加快，耐用度降 傳入周圍介質(zhì)，約占總熱量的１％，對切削加工無不利影響 2. 切削溫度及其影響因素 切削溫度：是指刀具表面上切屑和刀具接觸處的平均溫度。 其高低取決于切削時(shí)產(chǎn)生熱量的多少和傳導(dǎo)條件的好壞，切削用量、工件材料、刀具材料及角度等對切削溫度均有影響 3. 降低切削溫度的措施 (1) 選擇合理的幾何角度和切削用量 (2) 使用切削液 1.6 刀具的磨損和壽命 一．刀具的磨損形式 1、前刀面磨損(月牙洼磨損) 2．后萬面磨損 3．前刀面和后刀面同時(shí)磨損 二、刀具磨損過程 初期磨損階段、正常磨損階段、急劇磨損階段 三、刀具壽命 (1) 定義 刃磨或換刃后的刀具，自開始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止的切削時(shí)間，稱為刀具壽命，符號用T，單位用min或s。 (2) 刀具壽命與切削用量的關(guān)系 切削用量對刀具壽命T 的影響程度與切削用量對切削溫度θ的影響程度是一致的，切削速度對刀具壽命的影響最大，其次是進(jìn)給量，背吃刀量的影響很小。 備課時(shí)間：09-3-1 上課時(shí)間：09-3-2 教學(xué)目的：1、掌握切削液的作用及選用原則 2、掌握前角的選用方法和原則。 教學(xué)難點(diǎn)：刀具幾何角度的確定。 教學(xué)重點(diǎn)：刀具的組成及幾何角度的確定方法。 課時(shí)：2課時(shí) 授課內(nèi)容： 1.7 工件材料的切削加工性和切削液 1.7.1切削加工性的概念和衡量指標(biāo) 材料的切削加工性是指材料被切削加工的難易程度。材料加工的難易程度要由具體的加工要求及切削條件而定。通常精加工時(shí)以能較好的保證加工質(zhì)量為工件材料切削加工性的主要指標(biāo)；自動(dòng)加工則以斷屑的難易程度為材料切削加工性的主要指標(biāo) 衡量材料切削加工性的指標(biāo) 1.一定刀具壽命下的切削速度 越大，材料的切削加工性越好。 2.相對加工性 kr 為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)起見，取正火狀態(tài)下的45鋼作基準(zhǔn)材料，刀具壽命為60min，這時(shí)的切削速度為基準(zhǔn)（寫作 (v60)j ），而將其它材料的(v60)與其相比，這個(gè)比值Kr稱為相對加工性： 材料具有良好的切削加工性。 3.已加工表面質(zhì)量 凡較容易獲得好的表面質(zhì)量的材料，其切削加工性較好；反之則較差。精加工時(shí)，常以此為衡量指標(biāo)。 4.切屑的控制或斷屑的難易 凡切屑較容易控制或易于斷屑的材料，其切削加工性較好；反之則較差。在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)線上加工時(shí)，常以此為衡量指標(biāo)。 5.切削力 在相同切削條件下，凡切削力較小的材料，其切削加工性較好；反之則較差。在粗加工中，當(dāng)機(jī)床剛性或動(dòng)力不足時(shí)，常以此為衡量指標(biāo)。 （衡量材料切削加工性的指標(biāo)5項(xiàng)內(nèi)容，須提問） u 影響材料切削加工性的因素 1.物理性能 材料的導(dǎo)熱性愈好、一定刀具耐用度下的切削速度愈 高，材料的切削加工性愈好。 2.材料的力學(xué)性能 材料的強(qiáng)度、硬度愈高，切削力愈大，切削溫度愈高，刀具磨損加劇，— 切削加工性愈差。 材料的塑性、韌性愈高，切削時(shí)切屑的變形加大，摩擦力提高，切削力愈大，切削溫度愈高，刀具磨損加劇，— 切削加工性愈差。 1.7.2 改善材料切削加工性的途徑 1.調(diào)整材料的化學(xué)成分 在鋼中加入 S、Pb 等元素，可有效的改善材料的切削加工性。——“易切削鋼”。 2.熱處理 1.7.3 切削液 1．切削液的作用 （1）潤滑作用 （2）冷卻作用 （3）清洗作用 （4）防銹作用 2、切削液的種類 ①、切削油 ②、乳化液 ③、水溶液 3．切削液的選用原則 （1）粗加工 粗加工時(shí)，切削用量大，產(chǎn)生的切削熱量多，容易使刀具迅速磨損。此類加工一般采用冷卻作用為主的切削液，如離子型切削液或3％～5％乳化液。 切削速度較低時(shí)，刀具以機(jī)械磨損為主，宜選用潤滑性能為主的切削液； 速度較高時(shí)，刀具主要是熱磨損，應(yīng)選用冷卻為主的切削液。 硬質(zhì)合金刀具耐熱性好，熱裂敏感，可以不用切削液。如采用切削液，必須連續(xù)、充分澆注，以免冷熱不均產(chǎn)生熱裂紋而損傷刀具。 （2）精加工 精加工時(shí)，切削液的主要作用：提高工件表面加工質(zhì)量和加工精度。 加工一般鋼件，在較低的速度（6.0m/min～30m/min）情況下，宜選用潤滑性能好的極壓切削油或10％～12％極壓乳化液，以減小刀具與工件之間的摩擦和粘結(jié)，抑制積屑瘤。 注意： A、加工銅材料時(shí)，不宜采用含硫切削液，因?yàn)榱驅(qū)︺~有腐蝕作用。 B、加工鋁時(shí)，也不適于采用含硫與氯的切削液，因?yàn)檫@兩種元素宜與鋁形成強(qiáng)度高于鋁的化合物，反而增大刀具與切屑間的摩擦。也不宜采用水溶液，因高溫時(shí)水會(huì)使鋁產(chǎn)生針孔。 1.8 刀具幾何參數(shù)的合理選擇 刀具幾何參數(shù)的合理選擇：是指在保證加工質(zhì)量的前提下，選擇能提高切削效率，降低生產(chǎn)成本，獲得最高刀具耐用度的刀具幾何參數(shù)。 刀具幾何參數(shù)內(nèi)容： 刀具幾何角度（如前角、后角、主偏角等）、 刀面形式（如平面前刀面、倒棱前刀面等） 切削刃形狀（直線形、圓弧形） 1．前角和前刀面形狀的選擇 前角的功用： （1）影響切削變形和切削力的大小 （2）影響加工表面質(zhì)量 （3）影響刀具壽命 （4）影響切屑形態(tài)和斷屑效果。 （1） 前角的選擇： 在選擇刀具前角時(shí)首先應(yīng)保證刀刃鋒利，同時(shí)也要兼顧刀刃的強(qiáng)度與耐用度。 刀具前角的合理選擇，主要由刀具材料、工件材料、加工條件決定。 ① 刀具材料 強(qiáng)度和韌性大的刀具材料可以選擇大的前角，而脆性大的刀具甚至取負(fù)的前角。 ② 工件材料 加工鋼件等塑性材料時(shí)，切屑沿前刀面流出時(shí)和前刀面接觸長度長，壓力與摩擦較大，為減小變形和摩擦，一般采用選擇大的前角。 加工脆性材料時(shí)，切屑為碎狀，切屑與前刀面接觸短，切削力主要集中在切削刃附近，受沖擊時(shí)易產(chǎn)生崩刃，因此刀具前角相對塑性材料取得小些或取負(fù)值，以提高刀刃的強(qiáng)度。 ③ 加工條件 粗加工時(shí)，一般取較小的前角； 精加工時(shí)，宜取較大的前角，以減小工件變形與表面粗糙度； 帶有沖擊性的斷續(xù)切削比連續(xù)切削前角取得小。 總之，前角選擇的原則是在滿足刀具耐用度的前提下，盡量選取較大前角。 刀具的合理前角參考值見P34表1-7 2、前刀面形狀、刃區(qū)形狀及其參數(shù)的選擇 ①、前刀面形狀 A、正前角鋒刃平面型 特點(diǎn)：刃口較鋒利，但強(qiáng)度差，γo不能太大，不易折屑 。 主要用于高速鋼刀具，精加工。 B、帶倒棱的正前角平面型 特點(diǎn)：切削刃強(qiáng)度及抗沖擊能力強(qiáng)，同樣條件下可以采用較大的前角，提高了刀具耐用度。 主要用于硬質(zhì)合金刀具和陶瓷刀具，加工鑄鐵等脆性材料。 C、負(fù)前角平面型 特點(diǎn)：切削刃強(qiáng)度較好，但刀刃較鈍，切削變形大。 主要用于硬脆刀具材料。加工高強(qiáng)度高硬度材料，如淬火鋼。 圖示類型負(fù)前角后部加有正前角，有利于切屑流出。 D、曲面型 特點(diǎn)：有利于排屑、卷屑和斷屑，而且前角較大，切削變形小，所受切削力也較小。 在鉆頭、銑刀、拉刀等刀具上都有曲面前面。 備課時(shí)間：09-3-4 上課時(shí)間：09-3-5 教學(xué)目的：1、掌握后角、主偏角、刃傾角的選擇原則和方法。 2、掌握切削用量的選擇原則和方法。 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：切削用量的選擇原則和方法。 課時(shí)：2課時(shí) 授課內(nèi)容： 2．后角及形狀的選擇 (1)后角的功用 ： A、減小刀具后刀面與加工表面的摩擦； B、當(dāng)前角固定時(shí)，后角的增大與減小能增大和減小刀刃的鋒利程度，改變刀刃的散熱，從而影響刀具的耐用度。 (2)后角的選擇 后角大小取決于：切削厚度、工件材料、工藝系統(tǒng)剛度。 切削厚度(進(jìn)給量）越大，后角越小； 工件材料越軟、塑性越大，后角越大； 工藝系統(tǒng)剛度較差時(shí)，適當(dāng)減小后角 副后角的作用與后角類似，它用來減少副后面與已加工表面之間的摩擦，一般刀具將副后角制成與后角相同。 1.8.4、主、副偏角的功用及其選擇 1、主、副偏角的功用 主偏角影響切削層的形狀，切削刃的工作長度和單位切削刃上的負(fù)荷。減少κr，主切削刃單位長度上的負(fù)荷減少，刀具磨損小，耐用。 副偏角影響已加工表面的粗糙度和刀尖強(qiáng)度，減少κr，減少表面的粗糙度的數(shù)值，還可提高刀具強(qiáng)度。過小，會(huì)使副切削刃與已加工面的摩擦增加，引起震動(dòng)，降低表面質(zhì)量。2.主、副偏角的選擇 主偏角主要根據(jù)加工條件和工藝系統(tǒng)剛性來選擇 副偏角主要考慮表面粗糙度、刀尖強(qiáng)度和散熱面積來選擇。 3．主偏角的選擇 A、主偏角κr的增大或減小對切削加工有利的一面（主偏角κr減小，能提高刀具耐用度。） 在背吃刀量ap與進(jìn)給量f 不變時(shí)，主偏角κr減小將使切削厚度hD減小，切削寬度bD增加，參加切削的切削刃長度也相應(yīng)增加，切削刃單位長度上的受力減小，散熱條件也得到改善。 主偏角κr減小時(shí)，刀尖角增大，刀尖強(qiáng)度提高，刀尖散熱體積增大。 B、主偏角κr的增大或減小對切削加工不利的一面（主偏角的減小對刀具耐用度和加工精度產(chǎn)生不利影響。） 因?yàn)楦鶕?jù)切削力分析可以得知，主偏角κr減小，將使背向力Fp增大，從而使切削時(shí)產(chǎn)生的撓度增大，降低加工精度。同時(shí)背向力的增大將引起振動(dòng)。 主偏角κr 選擇原則 ： ①、工藝系統(tǒng)剛性較好時(shí)（工件長徑比lw/dw < 6） ，主偏角κr可以取小值。 ②、工藝系統(tǒng)剛性較差時(shí) （工件長徑比lw/dw = 6-12） ，或帶有沖擊性的切削，主偏角κr可以取大值，一般κr＝75o～93o，甚至主偏角κr可以大于90o，以避免加工時(shí)振動(dòng)。 硬質(zhì)合金刀具車刀的主偏角多為60o～75o 。 ③、根據(jù)工件加工要求選擇。 當(dāng)車階梯軸時(shí)， κr ＝90o；同一把刀具加工外圓、端面和倒角時(shí)， κr ＝45o。 課時(shí)十二 4、副偏角的選擇 副偏角κrˊ的大小對刀具耐用度和加工表面粗糙度的影響： A、副偏角的減小，將可降低殘留物面積的高度，提高理論表面粗糙度值， B、副偏角減小刀尖強(qiáng)度增大，散熱面積增大，提高刀具耐用度。 C、副偏角太小會(huì)使刀具副后刀面與工件的摩擦，使刀具耐用度降低，另外引起加工中振動(dòng)。 ①、工藝系統(tǒng)剛性好時(shí)，加工高強(qiáng)度高硬度材料，一般κrˊ＝5o～10o；加工外圓及端面，能中間切入，κrˊ＝45o。 ②、工藝系統(tǒng)剛度較差時(shí)，粗加工、強(qiáng)力切削時(shí)，κrˊ＝10o～15o；車臺階軸、細(xì)長軸、薄壁件，κrˊ＝5o～10o。 ③、切斷切槽，κrˊ＝1o～2o。 副偏角的選擇原則是：在不影響摩擦和振動(dòng)的條件下，應(yīng)選取較小的副偏角。 1.8.5 刃傾角的選擇 （1）λs對切屑流出方向的影響 當(dāng)λs為負(fù)值時(shí)，切屑將流向已加工表面，并形成長螺卷屑，容易損害加工表面。但切屑流向機(jī)床尾座，不會(huì)對操作者產(chǎn)生大的影響。粗車時(shí)采用負(fù)值的λs 。 當(dāng)λs為正值，切屑將流向機(jī)床床頭箱，影響操作者工作，并容易纏繞機(jī)床的轉(zhuǎn)動(dòng)部件，影響機(jī)床的正常運(yùn)行精車時(shí)采用正值的λs 。 （2）刃傾角對刀尖的影響 刃傾角λs的變化能影響刀尖的強(qiáng)度和抗沖擊性能。 當(dāng)λs取負(fù)值時(shí)，刀尖在切削刃最低點(diǎn)，切削刃切入工件時(shí)，切入點(diǎn)在切削刃或前刀面，保護(hù)刀尖免受沖擊，增強(qiáng)刀尖強(qiáng)度。 一般大前角刀具通常選用負(fù)的刃傾角，既可以增強(qiáng)刀尖強(qiáng)度，又避免刀尖切入時(shí)產(chǎn)生的沖擊。 （3）刃傾角對切削分力的影響 刃傾角負(fù)值越大，切深抗力越大，當(dāng)工藝系統(tǒng)剛性較差時(shí)，容 易引起振動(dòng)。 1.8.6．刀尖形狀的選擇 刀尖是刀具強(qiáng)度和散熱條件都很差的地方。切削過程中，刀尖切削溫度較高，非常容易磨損，因此增強(qiáng)刀尖，可以提高刀具耐用度。刀尖對已加工表面粗糙度有很大影響。 （1）直線過渡刃的優(yōu)點(diǎn)： 主偏角κr和副偏角κrˊ的減小，都可以增強(qiáng)刀尖強(qiáng)度，但同時(shí)也增大了背向力Fp，使得工件變形增大并引起振動(dòng)。但如在主、副切削刃之間磨出直線過渡刃 。則既可增大刀尖角，又不會(huì)使背向力Fp增加多少 （2 )圓弧狀刀尖的圓弧半徑取值 增大ｒε ，刀具的磨損和破損都可減小，不過，此時(shí)背向力Fp也會(huì)增大，容易引起振動(dòng)?？紤]到脆性大的刀具對振動(dòng)敏感因素，一般硬質(zhì)合金刀具和陶瓷刀具的刀尖圓弧半徑ｒε值較??； 硬質(zhì)合金車刀和陶瓷車刀，一般ｒε＝0.2～2㎜， 高速鋼刀具，ｒε ＝0.5～5 ㎜。 精加工ｒε選取比粗加工小。 (3) 修光刃 精加工時(shí)，還可修磨出κrε＝0o，寬度b＝（1.2～1.5）f 與進(jìn)給方向平行的修光刃，切除掉殘留面積。 這種修光刃能在進(jìn)給量較大時(shí)，還能獲得較高的表面加工質(zhì)量。 修光刃 常用于端銑刀 1.9 切削用量的選擇 1） 切削用量對加工質(zhì)量的影響 當(dāng)切削速度增大時(shí)，切削力減小，可減小或避免積屑瘤，有利于提高加工質(zhì)量 進(jìn)給量增大使工件殘留面積的高度顯著增大，表面更粗糙。 切削深度增大，時(shí)切削力和工件變形增大，可能引起振動(dòng)，使零件的加工精度和表面質(zhì)量下降。 2) 切削用量對刀具耐用度的影響 在切削用量中，切削速度對刀具耐用度的影響最大，進(jìn)給量次之，切削深度影響最小 3) 選擇切削用量的原則 粗加工：首先選擇大的切削深度，其次選擇較大的進(jìn)給量，最后確定合理的切削速度。 精加工：一般取較小的切削深度和進(jìn)給量，盡可能選擇較高的切削速度。 對切削用量三要素選擇方法 （1）背吃刀量的選擇 粗加工時(shí)（表面粗糙度Ra50～12.5μm） ：在允許的條件下，盡量一次切除該工序的全部余量。如分兩次走刀，則第一次背吃刀量盡量取大 ，第二次背吃刀量盡量取小些。 半精加工時(shí)（表面粗糙度Ra6.3～3.2μm），背吃刀量一般為0.5～2㎜。） 精加工時(shí)（表面粗糙度Ra1.6～0.8μm），背吃刀量為0.1～0.4㎜。 （2）進(jìn)給量的選擇 粗加工時(shí)，進(jìn)給量主要考慮工藝系統(tǒng)所能承受的最大進(jìn)給量。 精加工和半精加工時(shí)，最大進(jìn)給量主要考慮加工精度和表面粗糙度。另外還要考慮工件材料，刀尖圓弧半徑、切削速度等。 P39 表1-8 、1-9. （3）切削速度的選擇 切削速度的選取原則是： 粗車時(shí)，應(yīng)選較低的切削速度，精加工時(shí)選擇較高的切削速度； 加工材料強(qiáng)度硬度較高時(shí)，選較低的切削速度，反之取較高切削速度； 刀具材料的切削性能越好，切削速度越高。 可查表1-11得到