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机械加工磨床用冷却液哪种好？
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数控机床是将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器。所以在业内被称为&加工母机&，习惯中也简称为机床、数控加工中心机床。现代机械制造中加工机械零配件的方法有很多，除了金属切削加工外，还有铸造、锻压、焊接、冲压、拉伸、热处理等加工。但对于加工精度要求较高和表面光洁度要求较严格的各类金属零件，都必须在数控上用切削的方法进行最终的加工。在许多的机器制造中，数控加工中心机床所担负的加工工作量是总制造工作量的。所以数控加工中心机床在国民经济现代化的建设中起着非常大的作用。加工中心，台正15年专业制造数控机床。如果您需要了解系列产品，请登录www.qdtzjc.com电话:6。我一直在思考，什么是奋斗？奋斗就是每一天都很难，可一年比一年容易。不奋斗就是每一天都很容易，可一年比一年越难。怕吃苦的人吃苦一辈子，不怕吃苦的人吃苦一阵子。所以拼着一切代价，奔你的前程；拼一个春夏秋冬，赢一个无悔人生。&&责任编辑：06采购顾问版权所有：www.qdtzjc.com&转载请注明出处！
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机械制造技术教案
课程情况简介 课程性质： 课程性质：专业基础课 任教班级： 051、 任教班级：模具 051、052 计辅 051 五年专数控 031 周 课 时 ：4 节 总 学 时：80 节 教 《机械制造技术》 材： 机械制造技术》 主编 李华主编 李焕峰副 高等教育出版社1教学课题： 教学课题第1章机械制造过程概述教学目的：1、了解课程的性质和内容 教学目的 2、了解机械制造技术的发展现状 3、了解先进制造技术及其发展方向 4、了解课程的目的和要求 5、熟悉生产过程和机械制造过程 6、掌握机械制造过程的分析 教学重点：机械制造过程的基本概念 教学重点 教学难点：生产过程和机械制造过程 教学难点 授课时间： 授课时间 课时安排：2 节课 课时安排 教学方法：讲授教学、多媒体教学 教学方法 教学过程： 教学过程绪一、本课程的性质和内容论本课程所讲的机械制造技术主要是指机械冷加工技术和机械装配技 术。 内容包括： （1）掌握金属切削过程的基本规律和机械加工的基本知识。 合理选择机械加工方法与机床、刀具、夹具及切削加工参数，并初步 具备制订机械加工工艺规程的能力。 （2）掌握机械加工精度和表面质量的基本理论和基本知识。 初步具备分析和解决现场工艺问题的能力。 二、机械制造技术的发展现状 我国的制造业得到长足发展，但还存在阶段性的差距 。 1、数控机床在我国机械制造领域的普及率不高。 2、国产先进数控设备的市场占有率较低。 3、数控刀具、数控检测系统等数控机床的配套设备不能适应技术发展的 需要。 4、机械制造行业的制造精度、生产效率、整体效益等都不能满足市场经 济发展的要求。 三、先进制造技术的及其发展方向 先进制造技术是传统制造业不断吸收机械、电子、信息、材料及现代 管理等方面的最新成果， 将其综合应用于制造的全过程以实现优质、 高效、2低消耗、敏捷及无污染生产的前沿制造技术的总称。 先进制造技术的主要发展趋势 （1）制造技术向自动化、集成化和智能化的方向发展 （CNC)机床、加工 中心（MC)、柔性制造系统（FMS）以及计算机集成制造系统（CIMS）等自 动化制造设备或系统的发展适应了多品种、小批量的生产方式，它们将进 一步向柔性化、对市场快速响应以及智能化的方向发展，敏捷制造设备将 会问世，以机器人为基础的可重组加工或装配系统将诞生，智能制造单元 也可望在生产中发挥作用。加速产品开发过程的 CAD／CAM 一体化技术、 快速成形（RP）技术、并行工程（CE）和虚拟制造（VM）将会得到广泛的 应用。 （2）制造技术向高精度方向发展 21 世纪的超精密加工将向分子级、原子级精度推进，采用一般的精密 加工也可以稳定地获得亚微米级的精度。精密成形技术与磨削加工相结 合，有可能覆盖大部分零件的加工。以微细加工为主要手段的微型机电系 统技术将广泛应用于生物医学、航空航天、军事、农业、家庭等领域，而 成为下世纪最重要的先进制造技术前沿之一。 （3)综合考虑社会、环境要求及节约资源的可持续发展的制造技术将越来 越受到重视。 绿色产品、绿色包装、绿色制造过程将在下个世纪普及。 四、学习本课程的目的和要求 通过本课程的学习，使学生掌握机械制造技术的基本加工技术和基本 理论，再通过后续课程的学习，进一步掌握先进制造技术的有关知识，从 而为将来胜任不同职业和不同岗位上的专业技术工作、掌握先进制造技术 手段应用、具备突出的工程实践能力奠定良好的基础。 1、掌握机械制造过程中工艺系统、表面成形和切削加工的基本理论；掌 握常用加工方法及其工艺装备的基本知识和基本理论；了解现代制造技术 的知识、应用及发展。 2、掌握常用加工方法的综合应用、机械加工工艺、装配工艺设计的方法， 初步掌握工艺装备选用和夹具设计的方法。 3、初步具备解决机械制造过程中工艺技术问题的能力和产品质量控制的 能力§1-1 机械制造过程一、生产过程 生产过程是指将原材料转变为成品的全过程它包括原材料的运输、保 管与准备，产品的技术、生产准备，毛坯的制造，零件的机械加工及热处 理，部件及产品的装配、检验、调试、油漆包装，以及产品的销售和售后3服务等。 机械制造工艺过程是指在生产过程中，毛坯的制造成形（如铸造、锻 压、焊接等） ，零件的机械加工、热处理、表面处理，部件和产品的装配等 是直接改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性能的过程，简称工艺过程。 机械加工艺过程是指用机械加工方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位 置和性质使其成为零件的全过程。 从广义上来说， 特种加工 （包括电加工、 超声波加工、激光加工、电子束及离子束加工）也是机械加工工艺过程的 一部分，然而其实质不属于切削加工范畴。 二、机械加工工艺过程的组成 机械加工工艺过程由若干个工序组成。机械加工中的每一个工序又可 依次分为安装、工位、工步、走刀。 1、工序 指一个或一组工人，在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续 完成的那一部分工艺过程。2、安装 如果在一个工序中需要对工件进行几次装夹，则每次装夹下完成的那 部份工序内容称为一个安装。在一个工序中，有的工件只需装夹一次；也 有需要多次装夹的。3、工位 在工件的一次安装中，通过工作台的分度、移位可以使工件相对于机4床变换加工位置，工件在每一个加工位置上所完成的加工内容称为工位。4、工步 在同一个工位上，要完成不同的表面加工时，其中加工表面、刀具、 切削速度和进给量不变的情况下所完成的工位内容称为一个工步。 5、走刀 刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容。§1-2 机械制造的生产组织一、生产纲领 1、定义：企业根据市场需求和自身的生产能力决定的、在计划生产期内 应当生产的产品的产量和进度计划称为生产纲领。 2、零件年生产纲领计算式为： N=Qn(1+α)(1+β) 式中：N：零件的年生产纲领（件/年） ； Q:产品的年产量（台/年） ； n:单台产品该零件的数量（件/年） ； α:该零件的备品率，以百分数计； β:该零件废品率，以百分数计。 二、生产组织类型5根据生产专业化程度的不同,生产组织类型可分为以下三种: 1、单件生产:产品的种类多而同一产品产量很小，工作地点的加工对象 完全不重复或很少重复。 2、成批生产:成批生产的主要特征是工作的加工对象，周期性地进行轮 换。按照批量的大小，成批生产又可分为小批生产、中批 生产和大批生产三种类型。 3、大量生产:产品的数量很大，大多数工作地点长期进行某一零件的某 一道工序的加工。 生产类型的划分主要决定于生产纲领， 即年产量， 但也要考虑产品本 身的大小和结构的复杂程度。此外，不同生产类型的零件加工工艺、工 艺装备、毛坯制造方法以及对工人的技术要求等，都有很大的不同。 应当指出，生产类型对零件工艺规程的制定影响很大。 此外，生产同一产品，大量生产一般具有生产效率高、成本低、质量 可靠、性能稳定等优点。因此，应大力推广产品结构的标准化、系列化， 以便于组织专业化的大批量生产，以提高经济效益。推行成组技术，以 及采用数控机床、柔性制造系统和计算机集成制造系统等现代化的生产 手段及方式，实现机械产品多品种、小批量生产的自动化，是当前机械 制造工艺的重要发展方向。 小 结：1、生产过程、工艺过程、机械制造工艺过程在定义上的区别 2、机械加工工艺过程由若干个工序组成。机械加工中的每一个工序又可 依次分为安装、工位、工步、走刀 3、生产组织类型的分类、生产纲领的计算。 作业布置： 作业布置：见教材 P18 1、什么是生产过程、工艺过程、机械制造工艺过程？ 2、什么是工序、安装、工位、工步、走刀？ 3、什么是生产纲领？ 4、简述各种生产组织类型的特点？ 5、简述机械制造过程的基本组成？ 练 习: 单项选择题 1、为了提高生产率，用几把刀具同时加工工件上的几个表面，称为复合 工步，在工艺文件方件上复合工步当作为 A、一道工序 B、一个工步 C、一个工位 2、零件的生产纲领愈大，其毛坯制造应该 C、增加余量，以降低毛坯的废品率 3、在镗床上镗箱体孔，先镗孔的一端，然后，工作回转 180°再镗孔的6。 D、一项安装 。A、简化、以节省毛坯制造费用 B、提高精度，以减少机械加工的工作量另一端，该加工过程属于 A、二个工序 A、工序 A、工序 B、二个工位 B、工步 B、工步。 C、二次安装 D、二个工步 。 。4、阶梯轴的加工过程中“调头继续车削”属于变换了一个 C、安装 C、安装 D、走刀 D、走刀 。 B、只能加工一个工件 D、只能在一台机床上完成 。 C、生产率和精度越低 。 5、车削加工时，四方刀架的每次转位意味着变换了一个 6、一个工序的定义，强调的是 A、工作地点固定与工作连续 C、只能是一个工人完成 7、安装次数越多，则 A、生产率越高 B、精度越高 8、单件小批生产的特征是 A、毛坯粗糙，工人技术水平要求低 B、毛坯粗糙，工人技术水平要求高 C、毛坯精化，工人技术水平要求高 答案：BBBCBACB7教学课题： 教学课题第2章机械加工工艺系统教学目的：1、了解零件表面的成形 教学目的 2、掌握机械加工的运动 3、掌握切削用量和切削层参数 4、掌握机械加工工艺系统的定义 教学重点：1、掌握机械加工的运动 教学重点 2、掌握切削用量和切削层参数 教学难点：机械加工运动的分析 教学难点 授课时间： 授课时间 课时安排：2 节课 课时安排 教学方法：讲授教学、多媒体教学 教学方法 教学过程： 教学过程 [一、复习旧课]： 一 复习旧课提问、 讲解1、什么是生产过程、工艺过程、机械制造工艺过程？ 2、什么是工序、安装、工位、工步、走刀？ 3、什么是生产纲领？ [二、引入新课]： 二 引入新课 定义：在机械加工中，由机床、刀具、夹具与被加工工件一起构成了一 个实现某种加工方法的整体系统，这一系统称为机械加工工艺系 统。 对应于不同的加工方法有不同的机械加工工艺系统， 如车削工艺系 统、铣削工艺系统、磨削工艺系统等。 机械制造技术就是以表面成形理论、 金属切削理论和工艺系统的基 本理论为基础，以各种加工方法、加工装备的特点及应用为主体，以机 械加工工艺和装配工艺的设计为重点，以实现机械产品的优质、高郊、 低成本为目的的综合应用技术。§2-1 零件表面的成形和机械加工运动一、零件表面的成形 机械零件的表面形状千变万化，但大都是由几种常见的表面组合而 成的。这些表面包括平面、圆柱面、圆锥面、球面、螺旋面、圆环面以 及成形曲面等，如课本图所示。 这些表面都可以看成是由一根母线沿着导线运动而形成的，母线和 导线统称为发生线。 相切法：采用铣刀、砂轮等旋转刀具加工工件时，刀具自身的旋转 运动形成圆形发生线，同时切削刃相对于工件的运动形成其他发生线。 二、机械加工的运动8机床的运动：表面成形运动和辅助运动。 1、表面成形运动：根据几何的角度来分析，为保证得到工件表面的形 状所需的运动。 根据工件表面形状和成形方法的不同，成形运动有以下类型： （1）简单成形运动：如果一个独立的成形运动，是由单独 的旋转运动或直线运动构成的，则此成形运动称为简 单成形运动。 （2）复合成形运动：如果一个独立的成形运动，是由两个 或两个以上旋转运动或直线运动，按照某种确定的运 动关系组合而成，则称此成形运动为复合成形运动。 例 题 例 1：用外圆车刀车削外圆柱面时（见图 a） ，工件的旋转运动 B1 和刀具 的直线运动 A1 就是两个简单成形运动。 例 2：车螺纹时，螺纹表面的导线（螺旋线）必须由工件的回转运动和刀 架直线运动保持确定的相对运动关系才能形成，这也是一个复合成 形运动。从保证金属切削过程的实现和连续进行的角度看，成形运动可分为： 主运动和进给运动。 （1）主运动：使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本运动，称为 主运动。主运动的速度最高，所以消耗的功率最大。一般机 床的主运动只有一个。 如：车削、镗削加工时工件的回转运动，铣削和钻削时刀具的回转运 动，刨削时刨刀的直线运动等都是主运动。 （2）进给运动是配合主运动实现依次连续不断地切除多余金属层的刀具与 工件之间的附加相对运动。进给运动与主运动配合即可完成所需的表 面几何形状的加工，根据工件表面形状成形的需要，进给运动可以是 多个，也可以是一个；可以是连续的，也可以是间歇的。 2、辅助运动：实现机床的各种辅助动作,为表面成形创造条件。 （1）空行程运动 刀架、工作台的快速接近和退出工件等，可节省辅助9时间。 （2）切入运动 的深入运动。 （3）分度运动 使工件或刀具回转到所需要的角度，多用于加工若干 个完全相同的沿圆周均匀分布的表面，也有在直线分度机上刻直尺 时，工件相对刀具的直线分度运动。 （4）操纵及控制运动 包括变速、换向、启停及工件的装夹等。 为保证被加工面获得所需尺寸，刀具相对于工件表面三、切削用量和切削层参数 （1）切削速度 Vc 切削速度 vc 是刀具切削刃上选定点相对于工件的主运动瞬时线速 度。 由于切削刃上各点的切削速度可能是不同， 计算时常用最大切削速度 代表刀具的切削速度。当主运动为回转运动时：式中：d―切削刃上选定点的回转直径， n―主运动的转速，r/s 或 r/min. 当主运动为直线运动时，切削速度是刀具相对于工件的直线运动速度 （2）进给速度 Vf、进给量 f、和每齿进给量 fz 进给速度 Vf----切削刃上选定点相对于工件的进给运动瞬时速度， 单位是 mm/s 或 mm/min。 进给量 f----刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量， 用刀具或 工件每转或每行程的位移量来表述，单位是 mm/r 或 mm/行程。 每齿进给量 fz ----后一个刀齿相对于前一个刀齿的进给量,单位是10mm/z 每齿进给量是对于铣刀、拉刀等多齿刀具各进给量间的关系： Vf=nf=nfzZ （3）背吃刀量 ap 切削深度 ap（背吃刀量）是在与主运动和进给运动方向相垂直的方 向上度量的已加工表面与待加工表面之间的距离，单位 mm。 主运动是回转运动时：主运动是直线运动时：ap=Hw-Hm 钻孔时：式中：dw----工件待加工表面直径 dm----工件已加工表面直径 Hw----工件等加工表面厚度 Hm----工件已加工表面厚度 例:车削直径为 300mm 的铸铁带轮外圆,若切削速度为 60m/min, 试求车床主轴转速. 解:根据公式实际生产中,理论上计算出的主轴转速应从车床转速表中最接近的 一档选取 小 结：金属切削过程的实现和连续进行的角度看，成形运动可分为：主运动和进 给运动，但是各种机床的主运动和进给运动都不一样。 作业布置： 作业布置：见教材 P4811教学课题： 教学课题第2章机械加工工艺系统（续）教学目的：1、金属切削机床的分类和型号编制方法 教学目的 2、金属切削机床的主要技术参数 3、数控机床的概述 教学重点：金属切削机床的分类和型号编制方法和机床的主要技术参数 教学重点 教学难点：机床型号的编制 教学难点 授课时间： 授课时间 课时安排 课时安排：2 节课 教学方法：讲授教学、多媒体教学 教学方法 教学过程： 教学过程 [一、复习旧课]： 一 复习旧课 1、零件的表面成形的方法 2、工件表面的成形方法和机床所需的运动以及各种运动之间的联系 3、切削用量和切削层参数 [二、引入新课]： 二 引入新课§2-2 金属切削机床金属切削机床是用刀具切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的 机器，它是制造机器的机器，所以又称为“工作母机”，习惯上简称为机 床。机床是机械制造的基础机械，其技术水平的高低，质量的好坏，对 机械产品的生产率和经济效益都有重要的影响。金属切削机床诞生到现 在已经有一百多年了，随着工业化的发挥咱，机床品种越来越多，技术 也越来越复杂。我国第三次工业普查的结果表明，截止到 1995 年底，我 国机床拥有量为 383.52 万台，其中金属切削机床为 298.39 万台，已占机 床总数的 77.80%。 一、机床的分类 机床主要是按加工方法和所用刀具进行分类，根据国家制定的机床 型号编制方法，机床分为 11 大类： 车床，钻床，镗床，磨床，齿轮加工机床，螺纹加工机床，铣床， 刨插床，拉床，锯床和其他机床。 在每一类机床中， 又按工艺范围， 布局型式和结构性能分为若干组， 组 每一组又分为若干个系（系列）。 系 除了上述基本分类方法外，还有其它分类方法： 按照万能性程度，机床可分为： 1. 按照万能性程度，机床可分为： 通用机床： 2. ①通用机床：这类机床的工艺范围很宽，可以加工一定尺寸范围 内的多种类型零件，完成多种多样的工序。如，卧式车床，万能 升降台铣床，万能外圆磨床等。 专门化机床： ②专门化机床：这类机床的工艺范围较窄，只能用于加工不同尺 寸的一类或几类零件的一种（或几种）特定工序。如，丝杆车床， 凸轮轴车床等。 专用机床： ③专用机床：这类机床的工艺范围最窄，通常只能完成某一特定 零件的特定工序。如，加工机床主轴箱体孔的专用镗床，加工机12床导轨的专用导轨磨床等。它是根据特定的工艺要求专门设计， 制造的，生产率和自动化程度较高，使用于大批量生产。组合机 床也属于专用机床。 2.按照机床的工作精度 按照机床的工作精度，分为普通精度机床，精密机床和高精度机床。 2.按照机床的工作精度 3.按照重量和尺寸 按照重量和尺寸，可分为仪表机床，中型机床（一般机床） ，大型机 3.按照重量和尺寸 床（质量大于 10t） ，重型机床（质量在 30t 以上）和超重型机床 （质量在 100t 以上） 。 4.按照机床主要器官的数目 按照机床主要器官的数目，可分为单轴，多轴，单刀，多刀机床等。 4.按照机床主要器官的数目 5.按照自动化程度不同 按照自动化程度不同，可分为普通，半自动和自动机床。自动机床 5.按照自动化程度不同 具有完整的自动工作循环，包括自动装卸工件，能够连续的自动 加工出工件。半自动机床也有完整的自动工作循环，但装卸工件 还需人工完成，因此不能连续地加工。 二、机床的型号编制 机床的型号是机床产品的代号，用以表明机床的类型，通用和结 构特性，主要技术参数等。GB/T15375-94《金属切削机床型号编制方 法》规定，我国的机床型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定规律 组合而成。 1.通用机床的型号编制 1.通用机床的型号编制 通用机床型号的表示方法为： 1） 通用机床型号的表示方法为：注：①有“( )”的代号或数字，当无内容时，不表示，若有内容，则不 带扩号； ②有“○”符号者，为大写的汉语拼音字母； ③有“△” 符号者，为阿拉伯数字； ④有“ △ ”符号者，为大写的汉语拼音字母或阿拉伯数字或两者 兼有 2）机床的类别代号 :类 别 代号 车 床 C 钻 床 Z 钻 镗 床 T 镗 M 磨 2M 床 3M 齿轮 螺纹 刨插 其他 加工 加工 铣床 拉床 锯床 床 机床 机床 机床 Y 牙 S 丝 X 铣 B 刨 L 拉 G 割 Q 其13读音 车磨 二磨 三磨3）机床的特性代号 :通用 高精 半自 精密 自动 数控 特性 度 动 代号 G M 密 Z 自 B 半 K 控 简式 柔性 加重 数 高 彷型 轻型 或经 加工 型 显 速 (自动换刀) 济型 单元 加工中心 H 换 F 彷 Q 轻 C 重 J 简 R 柔 X S读音 高显 速为区别主参数相同而结构不同的机床,在型 4） 结构特性代号 号中用汉语拼音字分.如:CA6140 中的&A& 机床的组别, 5） 机床的组别,系别代号 (或见书 P57) 机床的主参数, 6） 机床的主参数,设计顺序号和第二参数 机床主参数:代表机床规格的大小,在机床型号中,用数字给 出主参数的折算数值(1/10 或 1/150)设计顺序号:当无法用一个主 参数表示时,则在型号中用设计顺序号表示. 第二参数:一般是主轴数,最大跨距,最大工作长度,工作台工作面 长度等,它也用折算值表示. 7） 机床的重大改进顺序号 当机床性能和结构布局有重大改进时,在原机床型号尾部,加重大 改进顺序号 A,B,C....等. 其他特性代号: 8） 其他特性代号:用以反映各类机床的特性.用数字或字母或阿 拉伯数字来表示。 企业代号: 9） 企业代号:生产单位为机床厂时,由机床厂所在城市名称的大 写汉语拼音字母及该厂在该城市建立的先后顺序号,或机床厂 名称的大写汉语拼音字母表示。14三、数控机床概述 数控机床概述 机床 1、数控机床的定义 数控机床是指采用数字形式信息控制的机床。 在第一台数控机床问世 至今的 50 年中， 先后经历了电子管 （1952 年） 晶体管和印刷电路板 、 （1960 年） 、小规模集成电路（1965 年） 、小型计算机（1970 年） 、微处理器或微 型计算机（1974 年）和基于 PC-NC 的智能数控系统（90 年代后）等六代 数控系统。 前三代数控系统是属于采用专用控制计算机的硬逻辑（硬线）数控系 统，简称 NC（Numerical Control） ，目前已被淘汰。 第四代数控系统采用小型计算机取代专用控制计算机， 数控的许多功 能由软件来实现，故这种数控系统又称为软线数控，即计算机数控系统， 简称 CNC（Computer Numerical Control） 。1974 年采用以微处理器为核 心的数控系统，形成第五代微型机数控系统，简称 MNC（Micro-computer Numerical Control） 。以上 CNC 与 MNC 统称为计算机数控。CNC 和 MNC 的 控制原理基本上相同，目前趋向采用成本低、功能强的 MNC。 现在发展了基于 PC-NC 的第六代数控系统，它充分利用现有 PC 机的 软硬件资源，规范设计新一代数控。 2、数控机床的组成与分类 数控机床的基本组成包括加工程序、输入装置、数控系统、伺服系 统、辅助控制装置、反馈装置和机床本体 数控机床通常从以下不同角度进行分类。 1．按工艺用途分类 目前，数控机床的品种规格已达 500 多种，按其工艺用途可以划分为 以下四大类： （1）金属切削类 它又可分为两类： ①普通数控机床 ②数控加工中心 （2）金属成形类 指采用挤、压、冲、拉等成形工艺的数控机床， 常用的有数控弯管机、数控压力机、数控冲剪机、数控折弯机、 数控旋压机等。 （3） 特种加工类 主要有数控电火花线切割机、 数控电火花成形机、 数控激光与火焰切割机等。 （4）测量、绘图类 主要有数控绘图机、数控坐标测量机、数控 对刀仪等。 2．按控制运动的方式分类 （1）点位控制数控机床 （2）点位直线控制数控机床 （3）轮廓控制数控机床 3．按伺服系统的控制方式分类 （1）开环数控机床 如图所示。 开环控制的数控机床一般适用于中、 小型经济型数控机床。 （2）半闭环控制数控机床，如图所示。这类控制可以获得比开环系 统更高的精度，调试比较方便，因而得到广泛应用。15数控机床半闭环控制框图（3）闭环控制数控机床，其控制框图如图所示。数控机床闭环控制框图闭环控制数控机床一般适用于精度要求高的数控机床，如数控精密 镗铣床。 4．按所用数控系统的档次分类 按所用数控系统的档次通常把数控机床分为低、中、高档三类。 以上中、高档数控机床一般称为全功能数控或标准型数控。 小 结：机床的型号是机床产品的代号，用以表明机床的类型，通用和结构特性， 主要技术参数等。一般来说我们可以从机床的代号中直接就可以看出机床 的主要参数。 作业布置： 作业布置：教材 P48 2-6 2-716教学课题： 教学课题第2章机械加工工艺系统（续）教学目的 教学目的：1、金属切削机床的分类和型号编制方法 目的 2、金属切削机床的主要技术参数 3、数控机床的概述 教学重点：金属切削机床的分类和型号编制方法和机床的主要技术参数 教学重点 教学难点：机床型号的编制 教学难点 授课时间： 授课时间 课时安排：4 节课 课时安排 教学方法：讲授教学、多媒体教学 教学方法 教学过程： 教学过程 [一、复习旧课]： 一 复习旧课 1、金属切削机床的分类 2、金属切削机床型号编制举例 3、数控机床的分类 [二、引入新课]： 二 引入新课§2-3 刀 具刀具切削部分的几何角度金属切削刀具的种类很多,其切削部分的 形状和几何参数都不尽相同,但它们都可由外圆车刀切削部演变而来。外 圆车刀是最基本、最典型的切削刀具。 一、车刀的组成 外圆车刀是由一个刀尖、两条切削刃、三个刀面组成。 实物 参照 1、刀面 （1）前刀面 （2）主刀后面 （3）副刀后面 2、切削刃 （1） 主切削刃 （2）副切削刃 3、刀尖 前刀面与主后刀面的交线。 它完成主要的切削工作。 前刀面与主后刀面的交线。它配合主切削刃完成切 削工作，并最终形成已加工表面 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。 二、刀具几何角度参考系 刀具几何角度参考系有两类，刀具标注角度参考系和刀具角度参考系。 1、刀具标注角度参考系 为了使参考系中的坐标平面与刃磨、测量基准面一致，特别规定17刀具上与切屑接触并相互作用的表面 刀具上与工件过渡表面相对并相互作用的表面。 刀具上与已加工表面相对并相互作用的表面。（即切屑流过的表面） 。了如下假设条件： （1）假定运动条件：刀刃上选定点 x 的切削速度方向与刀尖处的切削 速度方向平行。 （2）假定安装条件：车刀安装绝对正确。安装车刀时使刀尖与工件中 心等高，车刀刀杆轴线垂直于工件轴心线。 2、刀具标注角度参考系诸平面 基面Ｐr：通过主切削刃上选定点，垂直于该点切削速度方向的平 面。 切削平面 ps： 通过切削刃某一点， 与工件加工表面 （或与主切削刃） 相切的平面。切削平面 ps 与基面 pr 垂直正交平面 P0 ：通过切削刃某一点，同时垂直于切削平面 ps 与基 面 pr 的平面 三、刀具标注角度 1、在基面内测量的角度 （1）主偏角 Kr （2）副偏角 Kr’ （3）刀尖角 主切削刃与进给方向之间的夹角 副切削刃与进给运动反方向之间的夹角 主切削刃与副切削刃之间的夹角。εr = 180° ? (kr + kr ' )2、在主切削刃正交平面（O-O）内测量的角度 （1）前角γo 前刀面与基面之间的夹角。前角表示前刀面的倾斜程度。当前刀面 与基面平行时，前角为零。基面在前刀面以内，前角为负。基面在前 刀面以外，前角为正。 （2）后角αo 主后刀面与切削平面之间的夹角。后角表示主后刀面的倾斜程度， 一般为正值。18（3）楔角β0 前刀面与后刀面间的夹角β 0 = 90° ? (γ 0 + α 0)3、在正交平面内测量的角度 （1）刃倾角λs 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，λs=0；刀尖为主切削刃最低点 时，λs〈0；刀尖为主切削刃上最高点是，λs〉0四、刀具工作角度 在实际的切削加工中，由于刀具安装位置和进给运动的影响，上 述标注角度会发生一定的变化。角度变化的根本原因是切削平面、基 面和正交平面位置的改变。 基面 Pr 和主剖面 P0 为参考平 以切削过程中实际的切削平面 Ps、 面所确定的刀具角度称为刀具的工作角度，又称实际角度。 现只将刀具安装位置对角度的影响作如下说明： 1、刀柄中心线与进给方向不垂直时对主、副偏角的影响 以车刀车外圆为例，若不考虑进给运动，当刀尖安装得高于或低于 工件轴线时，将引起工作前角γoe 和工作后角αoe 的变化γoe = γo + N αoe = αo ? Nγoe = γo ? N αoe = αo + N2、切削刃安装高于或低于工件中心时，对前角、后角的影响 当车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂直时， 将会引起工作主偏角 κre 和工作副偏角κre'的变化19五、刀具分类 由于机械零件的材质、形状、技术要求和加工工艺的多样性，客观 上要求进行加工的刀具具有不同的结构和切削性能。因此，生产中所使 用的刀具的种类很多。刀具常按加工方式和具体用途，分为车刀、孔加 工刀具、铣刀、拉刀、螺纹刀具、齿轮刀具、自动线及数控机床刀具和 磨具等几大类型。刀具还可以按其它方式进行分类，如按所用材料分为 高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼（CBN）刀具和金刚 石刀具等；按结构分为整体刀具、镶片刀具、机夹刀具和复合刀具等； 按是否标准化分为标准刀具和非标准刀具等。 六、刀具材料应具备的性能 1、高的硬度和耐磨性 刀具材料要比工件材料硬度高，常温硬度在 HRC62 以上；耐磨性表 示抵抗磨损的能力，它取决于组织中硬质点的硬度、数量和分布。 2、足够的强度和韧性 为了承受切削中的压力冲击和韧性，避免崩刀和折断，刀具材料应具 有足够的强度和韧性。 3、高耐热性 刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性得能力。 4、良好的工艺性 为了便于制造，要求刀具材料有较好的可加工性。如，切削加工性、 铸造性、锻造性和热处理性等。 5、良好的经济性 七、高速钢 高速钢是一种加入较多的钨、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。 性能：有较高的热稳定性；有较高的强度、韧性、硬度和耐磨性；制造 工艺简单，容易磨成锋利的切削刃，可锻造。是制造钻头、成形 刀具、拉刀、齿轮刀具等的主要材料。 分类：按用途分：通用型高速钢和高性能高速钢； 按制造工艺分：熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。 1、通用型高速钢 通用型高速钢是切削硬度在 HBS250―280 以下的大部分结构钢和铸 铁的基本刀具材料，应用最为广泛。通用型高速钢一般可分为钨钢和钼 钢两类，常用牌号分别是 W18Cr4V 和 W6Mo5Cr4V2。 2、高性能高速钢 高性能高速钢（如 9W6Mo5Cr4V2 和 W6Mo5Cr4V3）较通用型高速钢有 着更好的切削性能，适合于加工奥氏体不锈钢、高温合金、钛合金和超20高强度钢等难加工材料。 八、硬质合金 硬质合金是用高耐热性和高耐磨性的金属碳化物 （碳化钨， 碳化钛， 碳化钽，碳化铌等）与金属粘结剂（钴，镍，钼等）在高温下烧结而成 的粉末冶金制品。 具有高耐磨性和高耐热性，但抗弯强度低、冲击韧性差，很少用于 制造整体刀具。它还可用于高速钢刀具不能切削的淬硬钢等硬材料。 常用的硬质合金有 3 类: （1）钨钴类硬质合金（YG） YG 类硬质合金主要由碳化钨和钴组成，常用牌号有 YG3，YG6，YG8 等。YG 类硬质合金的抗弯强度和冲击韧性较好，不易崩刃，很适宜切削 切屑呈崩碎状的铸铁等脆性材料。YG 类硬质合金的刃磨性较好，刃口可 以磨得较锋利，故切削有色金属及合金的效果也较好。适用于粗加工, 含钴量少的,用于精加工. （2）钨钛钴类硬质合金（YT） YT 类硬质合金主要由碳化钨， 碳化钛和钴组成， 常用的牌号有 YT5， YT15，YT30 等。它里面加入了碳化钛后，增加了硬质合金的硬度，耐 热度，抗粘接性和抗氧化能力。 （3）钨钛钽（铌）钴硬质合金类（YW） 它是在普通硬质合金中加入了碳化钽和碳化铌，从而提高了硬质合 金的韧性和耐热性，使其具有了较好的综合性能。YW 类硬质合金主要用 于不锈钢，耐热钢，高锰钢的加工，也适用于普通碳钢和铸铁的加工， 因此被称为通用型硬质合金，常用的牌号有 YW1，YW2 等。 小 结： 1、根据加工性质的不同在刀具几何角度的选择上也是不同的。 2、在刀具的选择上我们应该从它所加工的材料性质、切削性能和加工精 度出发选择不同的刀具 作业布置： 作业布置：教材 P48 2-8 2-9 2-1021教学课题： 教学课题 教学目的：1、机床夹具概述 教学目的第2章机械加工工艺系统（续）2、工件的定位原理及定位元件 教学重点：工件的定位原理及定位元件 教学重点 教学难点：工件的定位原理及定位元件 教学难点 授课时间： 授课时间 课时安排：2 节课 课时安排 教学方法：讲授教学、多媒体教学 教学方法 教学过程： 教学过程 [一、复习旧课]： 一 复习旧课提问、 讲解1、刀具的几何角度 2、刀具的工作角度 3、刀具材料应具备的性能及分类 [二、引入新课]： 二 引入新课§2-3 夹具概述一、夹具概述 机床夹具是机械加工工艺系统的一个重要组成部分。 为保证工件某工 序的加工要求， 必须使工件在机床上相对刀具的切削或成形运动处于准确 的相对位置。当用夹具装夹加工一批工件时，是通过夹具来实现这一要求 的。而要实现这一要求，又必须满足三个条件：①一批工件在夹具中占有 正确的加工位置；②夹具装夹在机床上的准确位置；③刀具相对夹具的准 确位置。这里涉及了三层关系：零件相 对夹具，夹具相对于机床，零件 相对于机床。工件的最终精度是由零件相对于机床获得的。所以“定位” 也涉及到三层关系：工件在夹具上的定位，夹具相对于机床的定位，而工 件相对于机床的定位是间接通 过夹具来保证的。工件定位以后必须通过 一定的装置产生夹紧力把工件固定，使工件保持在准确定位的位置上，否 则，在加工过程中因受切削力，惯性力等力的作用而发生位置变化或引起 振动，破坏了原来的准 确定位，无法保证加工要求。这种产生夹紧力的 装置便是夹紧装置。 1. 机床夹具的概念 机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用 是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可 靠地夹紧。 2. 机床夹具的分类 机床夹具可根据其使用范围，分为通用夹具、专用夹具、组合夹具、 通用可调夹具和成组夹具等类型。 机床夹具还可按其所使用的机床和产生 加紧力的动力源等进行分类。根据所使用的机床可将夹具分为车床夹具、 铣床夹具、钻床夹具（钻模）、镗床夹具（镗模）、磨床夹具和齿轮机床22夹具等，根据产生加紧力的动力源可将夹具分为手动夹具、气动夹具、液 压夹具、电动夹具、电磁夹具和真空夹具等。 按夹具的使用范围，夹具可分为五种基本类型： （1）通用夹具：特点：具有很大的通用性。如三爪卡盘。 （2）专用夹具：针对某一产品的某一特定工序而专门设计。特点：用 途专一。 （3）可调夹具：按一组零件而设计一套可调整的夹具。特点：夹具的部 分元件可以更换，部分装置可以调整。 （4）组合夹具：用标准化元件组装成的夹具。特点：灵活多变，万能性 强，制造周期短，零件可以重复使用。 （5）随行夹具：在自动线上使用的一种夹具。特点：夹具随工件在各工 序中的机床上被定为和夹紧。 3.机床夹具的组成 3.机床夹具的组成 （1）定位元件：确定工件在夹具中位置的元件。 作用：是确定工件在夹具中的位置。 （2）夹紧装置：用以夹紧工件的装置。 作用：是保持工件在夹具中的既定位置。 （3）对刀和引导装置：引导刀具或调整刀具相对于夹具位置的装置。 作用：确定刀具相对于夹具的位置。 （4）夹具体：联接夹具上各个元件或装置，使之成为一个整体的零件。 作用：保证各元件或装置之间的位置关系。 （5）联接元件：使夹具与机床相联接的元件。 作用：保证夹具与机床之间的相互位置关系。 （6）其它元件及装置：如传动装置、分度装置等。 二、定位基准 基准是用以确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的点， 线， 面。在加工中用以定位的基准称为定位基准。有时，作为基准的点、线、 面在工件上不一定具体存在（例如孔的中心线和对称中心平面等），其作 用是由某些具体表面（如内孔圆柱面）体现的，体现基准作用的表面称为 基面。 三、工件在夹具中的定位 重点☆☆ (一)六点定位原理 任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具有六个自由度。工件定 分析启发 位的任务就是根据加工要求限制工件的全部或部分自由度。 工件的六点定 位原理是指用六个支撑点来分别限制工件的六个自由度， 从而使工件在空 间得到确定定位的方法。23(二)支承点与定位元件上图为常见定位方式中的定位元件所限制的自由度和相当的支承点数24(三)完全定位与不完全定位 工件的六个自由度完全被限制的定位称为完全定位。按加工要求， 允许有一个或几个自由度不被限制的定位称为不完全定位。 (四)欠定位与过定位 按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位，称 为欠定位。在确定工件定位方案时，欠定位时绝对不允许的。工件的同一 自由度背二个或二个以上的支撑点重复限制的定位，称为过定位。在通常 情况下，应尽量避免出现过定位。 消除过定位及其干涉一般有两个途径： 其一是改变定位元件的结构， 以消除被重复限制的自由度； 其二是提高工件定位基面之间及夹具定位元 件工作表面之间的位置精度，以减少或消除过定位引起的干涉。 四、组合夹具和随行夹具 (一)组合夹具 组合夹具是由一套预先制造好的标准元件和合件组装而成的专用夹具。 (二)随行夹具小随行夹具是大批量生产中在自动线上使用的一种移动式夹具。 1.机床夹具是由定位元件,夹紧装置,对刀元件,夹具体部分组成,机床夹 结： 具设计也就是针对夹具组成的各个部分进行设计,其中定位与夹紧量个环 节是夹具设计的重点。 2.定位就是确定工件在夹具种的正确位置,是通过在夹具上设置正 确的定位元件与工件定位面的接触来实现的.工件的定位有完全定位和不 完全定位,要根据其具体加工要求而定,欠定位在夹具设计种是不容许的, 而过定位则有条件地采用。3.车,铣,钻,磨等不同的机床其夹具设计具有各自典型特点,应根据 具体设计任务,遵循夹具设计的基本要求和步骤进行设计。 作业布置： 和 两个过程综合称为装夹，完成工件装夹 作业布置： 1、 的工艺装备称为机床夹具。 2、夹具由 、 元件及装置组成。 答案：1、定位 夹紧 2、定位元件3、什么六点定位？、 夹紧装置、 对刀元件和其他 夹具体4、什么是完全定位和不完全定位？ 5、什么是过定位和欠定位？25教学课题： 教学课题第3章金属切削过程教学目的：1、了解金属切削层和切削层参数； 教学目的 2、了解金属切削变形过程； 3、积屑瘤的形成及其对切削过程的影响。 教学重点：积屑瘤的形成及其对切削过程的影响 教学重点 教学难点：金属切削变形过程 教学难点 授课时间： 授课时间 课时安排：2 节课 课时安排 教学方法：讲授教学、多媒体教学 教学方法 教学过程： 教学过程 [一、复习旧课]： 一 复习旧课提问、 讲解1、什么是完全定位和不完全定位？ 2、什么是过定位和欠定位？ 3、机床夹具的分类和组成？ [二、引入新课]： 二 引入新课§3-1 金属切削过程金属切削过程是机械制造过程的一个重要组成部分。 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而形成切屑并获得几 何形状、 尺寸精度和表面粗糙度都符合要求的零件的过程。 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，揭示其内在的机理，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。总之，金属切削过程的优劣，直接影响机械加工的质量、生产率 与生产成本。因此，必须进行深入的研究。 一、切削层和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 切削层。 切削层261、切削层公称厚度 hD：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。hD 反映了切削刃单位长度上的切削负荷。由 图得：hD=fsinkr 其中：hD―切削层公称厚度，(mm)；f―进给量，(mm/r）； kr―车刀主偏角，(。)。 2、切削层公称宽度 bD：沿过渡表面测量的切削层尺寸。bD 反映了切 削刃参加切削的工作长度。由图得：bD=ap/sinkr 其中：bD―切削层公称宽度，(mm)。 3、切削层公称横截面积 AD：切削层公称厚度与切削层公称宽度的乘 积。由图得：AD=hD*bD=fsinkr*ap/sinkr=f*ap 其中: AD―切削层公称横截面积，(mm2)。 二、金属切削 金属的切削过程与金属的挤压过程很相似。金属材料 1、切削变形 本节难点 受到刀具的作用以后，开始产生弹性变形；虽着刀具继续切入，金属内部 的应力、应变继续加大，当达到材料的屈服点时，开始产生塑性变形，并 使金属晶格产生滑移；刀具再继续前进，应力进而达到材料的断裂强度， 便会产生挤裂。 2、变形区的划分 大量的实验和理论分析证明，塑性金属切削过程 中切屑的形成过程就是切削层金属的变形过程。 切削层的金属变形大致划 分为三个变形区：第一变形区（剪切滑移） 、第二变形区（纤维化） 、第三 变形区（纤维化与加工硬化） 。3、切屑的形成及变形特点 1） 第一变形区（近切削刃处切削层内产生的塑性变形区）金属的剪 切滑移变形 切削层受刀具的作用，经过第一变形区的塑性变形后形成切屑。切 削层受刀具前刀面与切削刃的挤压作用， 使近切削刃处的金属先产生弹 性变形，继而塑性变形，并同时使金属晶格产生滑移。 相对滑移ε 1、相对滑移ε 相对滑移ε是用来量度第 1 变形区滑移变形的程度。 变形系数∧ 2、变形系数∧h 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。27剪切角 ? 与前角γ0 是影响切削变形的两个主要因素。如果增大前 角γ0 和剪切角 ? ， 使相对滑移ε、 变形系数∧h 减小， 则切削变形减小。 注意：由于切削过程是一个非常复杂的物理过程，切削变形除了产 生滑移变形外，还有挤压、摩擦等作用，而ε值主要从剪切变形考虑； 而∧h 主要从塑性压缩方面分析。所以，ε与∧h 都只能近似地表示切 削变形程度。 第一变形区就是形成切屑的变形区， 第一变形区就是形成切屑的变形区， 其变形特点是切削层产生剪切滑 移变形。 移变形。 2） 第二变形区（与前刀面接触的切屑层产生的变形区）内金属的挤压 磨擦变形 经过第一变形区后，形成的切屑要沿前刀面方向排出，还必须克服 刀具前刀面对切屑挤压而产生的摩擦力。此时将产生挤压摩擦变形。 应该指出，第一变形区与第二变形区是相互关联的。前刀面上的摩 擦力大时，切屑排出不顺，挤压变形加剧，以致第一变形区的剪切滑移 变形增大。 3） 第三变形区（近切削刃处已加工表面内产生的变形区）金属的挤压 磨擦变形 已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压摩擦，造成纤维化和 加工硬化。 三、积屑瘤的形成及其对切削过程的影响 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 2―3 倍，在处于比较稳定的状态时，能够代替刀刃进行 切削。 积屑瘤是如何形成的? 1、积屑瘤是如何形成的? 1）切屑对前刀面接触处的摩擦，使前刀面十分洁净。 2）当两者的接触面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” 。 3）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。 4）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。 形成积屑瘤的条件： 2、形成积屑瘤的条件： 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。 1）一般说来，塑性材料的加工硬化倾向愈强，愈易产生积屑瘤； 2）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。 3）走刀量保持一定时，积屑瘤高度与切削速度有密切关系。 3、积屑瘤对切削过程的影响 1）实际前角增大 它加大了刀具的实际前角，可使切削力减小，对切削过程起28重点☆☆ 分析启发积极的作用。积屑瘤愈高，实际前角愈大。 2）使加工表面粗糙度增大 积屑瘤的底部则相对稳定一些，其顶部很不稳定，容易破裂， 一部分连附于切屑底部而排出，一部分残留在加工表面上，积屑瘤凸出 刀刃部分使加工表面切得非常粗糙，因此在精加工时必须设法避免或减 小积屑瘤。 3）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。 4、防止积屑瘤的主要方法 1）降低切削速度，使温度较低，粘结现象不易发生； 2）采用高速切削，使切削温度高于积屑瘤消失的相应温度； 3）采用润滑性能好的切削液，减小摩擦； 4）增加刀具前角，以减小切屑与前刀面接触区的压力； 5）适当提高工件材料硬度，减小加工硬化倾向。 四、影响切削变形的因素 从相对滑移ε、变形系数∧h 计算式中可知，剪切角 ? 与前角γ0 是影响切削变形的两个主要因素。如果增大前角γ0 和剪切角 ? ，使相 对滑移ε、变形系数∧h 减小，则切削变形减小。 1、前角：增大前角γ0，使剪切角 ? 增大，变形系数∧h 减小，因此， 前角： 切削变形减小。 生产实践表明：采用大前角刀具切削，刀刃锋利、切入金属容易，切 屑与前刀面接触长度减短、流屑阻力小，因此，切削变形小、切削省力 2、切削速度：切削速度 Vc 是通过积屑瘤使剪切角 ? 改变和通过切削 切削速度： 温度使摩擦系数μ变化而影响切削变形的。 进给量： 3、进给量：进给量 f 增大，使变形系数∧h 减小。 4、工件材料：工件材料硬度、强度提高，切削变形减少。 工件材料： 结：1、第一变形区就是形成切屑的变形区，其变形特点是切削层产生剪切滑 移变形。 2、形成积屑瘤的条件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。但是积屑瘤对 切削过程可使实际前角增大，使加工表面粗糙度增大，对刀具寿命的 影响。因此，综观上述积屑瘤对加工的影响既有利的一面也有弊的一 面。小作业布置： 作业布置：1、试述积屑瘤的成因、影响及避免的方法。29教学课题： 教学课题第3章金属切削过程（续）教学目的：1、了解切削力的来源，切削合力及其分解； 教学目的 2、了解切削功率和单位切削功率； 3、掌握影响切削力的因素。 4、了解切削热和切削温度的产生及影响因素 5、了解刀具的磨损和耐用度 教学重点：影响切削力的因素 教学重点 教学难点：影响切削力的因素、切削热和切削温度的产生及影响因素 教学难点 授课时间： 授课时间 课时安排：4 节课 课时安排 教学方法：讲授教学、多媒体教学 教学方法 教学过程： 教学过程 [一、复习旧课]： 一 复习旧课提问、 讲解1、金属切削层参数 2、金属切削的三个变形区 3、积屑瘤是如何形成的 4、积屑瘤对切削过程的影响 5、防止积屑瘤的主要方法 [二、引入新课]： 二 引入新课§3-2 切削过程的基本规律一、切削力的来源，切削合力及其分解，切削功率 切削力的来源，切削合力及其分解， (一）切削力的来源 研究切削力，对进一步弄清切削机理，对计算功率消耗，对刀具、 机床、夹具的设计，对制定合理的切削用量，优化刀具几何参数等，都具 有非常重要的意义。金属切削时，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： 1．克服被加工材料对弹性变形的抗力； 2．克服被加工材料对塑性变形的抗力； 3．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。30（二）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，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。（三）切削功率 1、单位切削力 单位切削力 p 是指切除单位切削层面积所产生的主切削力，可用 下式表示：单位切削力 p 可查手册，利用单位切削力 P 来计算主切削力 Fz 较为 简易直观。 2、切削功率 Pm 、 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） 。 式中等号右侧的第二项是消耗在进给运动中的功率，它相对于 F 所消 耗的功率来说，一般很小（&1%～2%） ，可以略去不计，于是 -3 Pm=FzV×1031按上式求得切削功率后，如要计算机床电动机的功率（PE）以便选择 机床电动机时，还应考虑到机床传动效率。 PE≥ Pm/ηm 式中 ：ηm―机床的传动效率，一般取为 0.75～0.85，大值适用于新 机床，小值适用于旧机床。 3、单位切削功率 单位切削功率 Ps 是指单位时间内切除单位体积金属 Zw 所消耗的功率。重点☆☆ 分析启发本节难点 总结简易 方法二、响切削力的变化的因素 切削力的变化的因素 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 τs 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。 由于背吃刀量 ap 对切削力的影响比进给量对切削力的影响大 ( 通常 XFz=1,YFz=0.75-0.9） ，所以在实践中，当需切除一定量的金 属层时，为了提高生产率，采用大进给切削比大切深切削较省力又省 功率。 （2）切削速度 vc 1）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。 2）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。 3、刀具几何角度 （1）前角：前角增大，变形减小，切削力减小。 （2）主偏角：主偏角 Kr 在 300-600 范围内增大，由切削厚度 hD 的 影响起主要作用，使主切削力 Fz 减小；主偏角 Kr 在 600-900 范围内 增大，刀尖处圆弧和副前角的影响更为突出，故主切削力 Fz 增大。 一般地，Kr=600-750,所以主偏角 Kr 增大，主切削力 Fz 增大。 实践应用，在车削轴类零件，尤其是细长轴，为了减小切深抗力 Fy 的作用，往往采用较大的主偏角 κr&600 的车刀切削。 (3)刃倾角 λs：λs 对 Fz 影响较小，但对 Fx、Fy 影响较大。 λs 由正向负转变，则 Fx 减小、Fy 增大。 实践应用，从切削力观点分析，切削时不宜选用过大的负刃倾角 λs。特别是在工艺系统刚度较差的情况下，往往因负刃倾角 λs 增 大了切深抗力 Fy 的作用而产生振动。 4、其它因素 （1）刀具棱面：应选较小宽度,使 Fy 减小。 （2）刀具圆弧半径：增大，切削变形、摩擦增大，切削力增大。32（3）刀具磨损：后刀面磨损增大，刀具变钝，与工件挤压、摩擦增 大，切削力增大。 三、切屑削热和切削温度 切屑削热和切削温度 切削热与切削温度是切削过程中产生的又一重要物理现象。切削 时做的功，可转化为等量的热。功削热除少量散逸在周围介质中外， 其余均传入刀具、 切屑和工件中， 并使它们温度升高， 引起工件变形、 加速刀具磨损。因此，研究切削热与切削温度具有重要的实用意义。 （一）切削热的产生和传导 一 切削热是由切削功转变而来的。如下图所示，其中包括：剪切区 变形功形成的热 QP、切屑与前刀面摩擦功形成的热 Qrf、已加工表面与 后刀面摩擦功形成的热 Qαf,因此，切削时共有三个发热区域，即剪切 面、切屑与前刀面接触区、后刀面与已加工表面接触区，如图示，三 个发热区与三个变形区相对应。所以，切削热的来源就是切屑变形功 和前、后刀面的摩擦功。 产生总的切削热 Q，分别传入切屑 Qch、刀具 Qc、工件 Qw 和周围 介质 Qr。切削热的形成及传导关系为：切削塑性金属时切削热主要由剪切区变形热和前刀面摩擦热形 成；切削脆性金属时则后刀面摩擦热占的比例较多。 （二）切削温度的测量 切削温度的测量方法很多，见下图。①自然热电偶法 自然热电偶法主要是用于测定切削区域的平均温度。 人工热电偶法 切屑和工件上指定点的 ②人工热电偶法 人工热电偶法是用于测量刀具、 温度，用它可求得温度分布场和最高温度的位置。 （三）影响切削温度的主要因素 根据理论分析和大量的实验研究知，切削温度主要受切削用量、刀 具几何参数、工件材料、刀具磨损和切削液的影响，以下对这几个主要 因素加以分析。 分析各因素对切削温度的影响，主要应从这些因素对单位时间内产 生的热量和传出的热量的影响入手。如果产生的热量大于传出的热量，33则这些因素将使切削温 度增高；某些因素使传出的热量增大，则这些因素将使切削温度降低。 1、切削用量的影响 切削用量是影响切削温度的主要因素。通过测温实验可以找出切削 用量对切削温度的影响规律。 切削速度对切削温度影响最大，随切削速度的提高，切削温度迅速 上升。进给量对切削温度影响次之，而背吃力量 ap 变化时，散热面积和 产生的热量亦作相应变化，故 ap 对切削温度的影响很小。 2、刀具几何参数的影响 切削温度 θ 随前角 γo 的增大而降低。这是因为前角增大时，单位 切削力下降，使产生的切削热减少的缘故。但前角大于 18°～20°后， 对切削温度的影响减小，这是因为楔角变小而使散热体积减小的缘故。 主偏角 Κr 减小时，使切削宽度 hD 增大，切削厚度 hD 减小，因此， 切削变形和摩擦增大，切削温度升高。但当切削宽度 hD 增大后，散热条 件改善。由于散热起主要作用，故随着主偏角 kr 减少，切削温度下降。 负倒棱 bγ1 在(0―2)f 范围内变化，刀尖圆弧半径 re 在 0―1.5mm 范 围内变化，基本上不影响切削温度。因为负倒棱宽度及刀尖圆弧半径的 增大，会使塑性变形区的塑性变形增大，但另一方面这两者都能使刀具 的散热条件有所改善，传出的热量也有所增加，两者趋于平衡，所以对 切削温度影响很小。 3、工件材料的影响 工件材料的强度（包括硬度）和导热系数对切削温度的影响是很大 的。由理论分析知，单位切削力是影响切削温度的重要因素，而工件材 料的强度（包括硬度）直接决定了单位切削力，所以工件材料强度（包 括硬度）增大时，产生的切削热增多，切削温度升高。工件材料的导热 系数则直接影响切削热的导出。 4、刀具磨损的影响 在后刀面的磨损值达到一定数值后，对切削温度的影响增大；切削 速度愈高，影响就愈显著。合金钢的强度大，导热系数小，所以切削合 金钢时刀具磨损对切削温度的影响，就比切碳素钢时大。 5、切削液的影响 切削液对切削温度的影响，与切削液的导热性能、比热、流量、浇 注方式以及本身的温度有很大的关系。从导热性能来看，油类切削液不 如乳化液，乳化液不如水基切削液。 切削温度对工件、 （四）切削温度对工件、刀具和切削过程的影响 切削温度高是刀具磨损的主要原因，它将限制生产率的提高；切削 温度还会使加工精度降低，使已加工表面产生残余应力以及其它缺陷。 （1）切削温度对工件材料强度和切削力的影响? 切削时的温度虽然很高，但是切削温度对工件材料硬度及强度的影 响并不很大；剪切区域的应力影响不很明显。 （2）对刀具材料的影响 适当地提高切削温度，对提高硬质合金的韧性是有利的。（3）对工件尺寸精度的影响 （4）利用切削温度自动控制切削速度或进给量 （5）利用切削温度与切削力控制刀具磨损四、刀具的磨损与破损、刀具寿命及刀具状态监控 刀具的磨损与破损、34（一）刀具磨损的形态及其原因 切削金属时， 刀具一方面切下切屑， 另一方面刀具本身也要发生损坏。 刀具损坏的形式主要有磨损和破损两类。前者是连续的逐渐磨损，属正 常磨损；后者包括脆性破损（如崩刃、碎断、剥落、裂纹破损等）和塑 性破损两种，属非正常磨损。 刀具磨损后，使工件加工精度降低，表面粗糙度增大，并导致切削力 加大、切削温度升高，甚至产生振动，不能继续正常切削。因此，刀具 磨损直接影响加工效率、质量和成本。 刀具正常磨损的形式有以下几种： 1.前刀面磨损 2.后刀面磨损 3.边界磨损 边界磨损( 后刀面同时磨损) 1.前刀面磨损 2.后刀面磨损 3.边界磨损(前、 后刀面同时磨损)从对温度的依赖程度来看，刀具正常磨损的原因主要是机械磨损和 热、化学磨损。机械磨损是由工件材料中硬质点的刻划作用引起的，热、 化学磨损则是由粘结（刀具与工件材料接触到原子间距离时产生的结合 现象） 、扩散（刀具与工件两摩擦面的化学元素互相向对方扩散、腐蚀) 等引起的。 (1)磨粒磨损 (1)磨粒磨损 在切削过程中，刀具上经常被一些硬质点刻出深浅不一的沟痕。磨 粒磨损对高速钢作用较明显。 (2)粘结磨损 (2)粘结磨损 刀具与工件材料接触到原子间距离时产生的结合现象，称粘结。粘 结磨损就是由于接触面滑动在粘结处产生剪切破坏造成。低、中速切削 时，粘结磨损是硬质合金刀具的主要磨损原因。 (3)扩散磨损 (3)扩散磨损 切削时在高温作用下，接触面间分子活动能量大，造成了合金元素 相互扩散置换，使刀具材料机械性能降低，若再经摩擦作用，刀具容易 被磨损。扩散磨损是一种化学性质的磨损。 (4)相变磨损 (4)相变磨损 当刀具上最高温度超过材料相便温度时，刀具表面金相组织发生变 化。如马氏体组织转变为奥氏体，使硬度下降，磨损加剧。因此，工具 钢刀具在高温时均用此类磨损。 (5)氧化磨损 (5)氧化磨损 氧化磨损是一种化学性质的磨损。 刀具磨损是由机械摩擦和热效应两方面因素作用造成的。 刀具磨损是由机械摩擦和热效应两方面因素作用造成的。 1）在低、中速范围内磨粒磨损和粘结磨损是刀具磨损的主要原因。 通常拉削、铰孔和攻丝加工时的刀具磨损主要属于这类磨损。 2）在中等以上切削速度加工时，热效应使高速钢刀具产生相变磨损、 使硬质合金刀具产生粘结、扩散和氧化磨损。35（二）刀具磨损过程、磨钝标准及刀具寿命 刀具磨损过程、 1、刀具磨损过程 随着切削时间的延长，刀具磨损增加。根据切削实验，可得图示的 刀具正常磨损过程的典型磨损曲线。该图分别以切削时间和后刀面磨损 量 VB（或前刀面月牙洼磨损深度 KT）为横坐标与纵坐标。从图可知， 刀具磨损过程可分为三个阶段： 1.初期磨损阶段 2.正常磨损阶段 3.急剧磨损阶 1.初期磨损阶段 2.正常磨损阶段 3.急剧磨损阶2、刀具磨钝标准 刀具磨损到一定限度就不能继续使用。这个磨损限度称为磨钝标 准。规定后刀面上均匀磨损区的高度 VB 值作为刀具的磨钝标准。 刀具的耐用度（刀具寿命） 3、刀具的耐用度 一把新刀（或重新刃磨过的刀具）从开始切削至磨损量达到磨钝 标准为止所经历的实际切削时间，称为刀具的耐用度，用 T 分钟表示。 又称为刀具寿命。 （三）刀具的破损 刀具破损和刀具磨损一样，也是刀具失效的一种形式。刀具在一定 的切削条件下使用时，如果它经受不住强大的应力（切削力或热应力） ， 就可能发生突然损坏，使刀具提前失去切削能力，这种情况就称为刀具 破损。破损是相对于磨损而言的。从某种意义上讲，破损可认为是一种 非正常的磨损。 刀具的破损有早期和后期 （加工到一定的时间后的破损） 两种。刀具破损的形式分脆性破损和塑性破损两种。硬质合金和陶瓷刀 具在切削时，在机械和热冲击作用下，经常发生脆性破损。脆性破损又 分为：1.崩刀 1.崩刀 2.碎断 2.碎断 3.剥落 3.剥落 4.裂纹破损。 4.裂纹破损。 1. 裂纹破损 刀具寿命(刀具耐用度) （四）刀具寿命(刀具耐用度)的选择原则 切削用量与刀具寿命有密切关系。在制定切削用量时，应首先选择 合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分 最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少 的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。比较最高生产率耐用度 Tp 与最低生产成本耐用度 Tc 可知： Tc＞Tp。36生产中常根据最低成本来确定耐用度，但有时需完成紧急任务或提高生 产率且对成本影响不大的情况下，也选用最高生产率耐用度。刀具耐用 度的具体数值，可参考有关资料或手册选用。 选择刀具寿命时可考虑如下几点： 选择刀具寿命时可考虑如下几点 （1）根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具 寿命应选得比单刃刀具高些。 （2） 对于机夹可转位刀具， 由于换刀时间短， 为了充分发挥其切削性能， 提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取 15―30min。 （3）对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加 工刀具，刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。 （4）车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工 序的刀具寿命要选得低些；当某工序单位时间内所分担到的全厂开 支 M 较大时，刀具寿命也应选得低些。 （5）大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀， 刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。 影响刀具耐用度Ｔ因素(见 P43） （五）影响刀具耐用度Ｔ因素 1、切削用量 切削用量对刀具耐用度Ｔ的影响规律如同对切削温度的影响。 切削速度 vc、 背吃刀量（切削深度）ap、进给量增大，使切削温度 提高，刀具耐用度Ｔ下降。 Vc 影响最大、 进给量 f 其次，ap 影响最小。(见 P43 刀具耐用度Ｔ 计算公式 2.28） 根据刀具耐用度合理数值 T 计算的切削速度称为刀具耐用度允许的切 削速度，用 VT 表示其计算式为：显然低成本允许的切削速度低于高生产率允许的切削速度。 2、工件材料 （1）硬度或强度提高，使切削温度提高，刀具磨损加大，刀具耐用 度Ｔ下降。 （2）工件材料的延伸率越大或导热系数越小，切削温度越高，刀具 耐用度Ｔ下降。 3、刀具几何角度 （1）前角对刀具耐用度的影响呈“驼峰形”。 （2）主偏角 Κr 减小时，使切削宽度 bD 增大，散热条件改善，故切 削温度下降，刀具耐用度Ｔ提高。 4、刀具材料 刀具材料的高温硬度越高、越耐磨，刀具耐用度Ｔ越高。 加工材料的延伸率越大或导热系数越小，均能使切削温度升高因而使 刀具耐用度 T 降低。37小结：1、考虑响切削力的变化的因素应从工件材料、切削用量 、刀具几何角度 等几个方面考虑，根据实际需要选择相应的条件。 2、 考虑影响切削温度的主要因素应从切削用量、 刀具几何参数、 工件材料、 刀具磨损、切削液的影响 3、考虑影响刀具耐用度Ｔ因素则应从切削用量 、工件材料、刀具几何角 度、刀具材料几个方面作业布置： 33- 3- 3- 3作业布置：教材 P74 3-1 3-2 3-3 3-4 3-538教学课题： 教学课题第3章金属切削过程（续）教学目的：1、学会切削过程的基本规律的应用 教学目的 2、掌握切屑的类型及控制 3、了解改善材料的切削加工性 4、了解切削液的合理选择 教学重点：掌握切屑的类型 教学重点 教学难点：了解改善材料的切削加工性 教学难点 授课时间： 授课时间 课时安排：2 节课 课时安排 教学方法：讲授教学、多媒体教学 教学方法 教学过程： 教学过程 [一、复习旧课]： 一 复习旧课提问、 讲解1、切削合力及其分解 2、响切削力的变化的因素 3、切削热的产生和传导 4、刀具磨损的形态及其原因 5、刀具磨损过程、磨钝标准及刀具寿命 [二、引入新课]： 二 引入新课§3-2 切削过程的基本规律的应用3.2.1 切屑的类型及控制 一、切屑的类型及其分类 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。图中从左至右前三者为切削塑 性材料的切屑，最后一种为切削脆性材料的切屑。切屑的类型是由应 力-应变特性和塑性变形程度决定的。重点☆☆ 分析启发1、带状切屑 它的内表面光滑，外表面毛茸。加工塑性金属材料（如碳素钢、合 加工塑性金属材料（ 加工塑性金属材料 如碳素钢、 金钢、铜和铝合金），当切削厚度较小、切削速度较高、 金钢、铜和铝合金），当切削厚度较小、切削速度较高、刀具前角较 ），当切削厚度较小 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， 大时 已加工表面粗糙度较小。 2、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39纹。这种切屑大多在切削黄铜或切削速度较低、切削厚度较大、刀具 切削黄铜或切削速度较低、切削厚度较大、 切削黄铜或切削速度较低 前角较小时产生。 前角较小时 3、单元切屑 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，如图 c 所示。切削铅或用很低的速度 切削铅或用很低的速度 切削钢时可得到这类切屑。 切削钢时可得到这类切屑 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。掌握了它的变化 规律，就可以控制切屑的变形、形态和尺寸，以达到卷屑和断屑的目 的。 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，如图 c 所示。切削铅或用很低的速度 切削铅或用很低的速度 切削钢时可得到这类切屑。 切削钢时可得到这类切屑 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。掌握了它的变化 规律，就可以控制切屑的变形、形态和尺寸，以达到卷屑和断屑的目 的。 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 这是属于脆性材料（如铸铁、黄铜等）的切屑 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，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。 以上是四种典型的切屑，但加工现场获得的切屑，其形状是多种 多样的。40二、切屑控制的措施 在现行切削加工中，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 不可接受” 不可接受 的切屑。 所谓切屑控制 切屑控制（又称切屑处理，工厂中一般简称为“断屑”）， 切屑控制 是指在切削加工中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。 在实际加工中，应用最广的切屑控制方法就是在前刀面上磨制出 在前刀面上磨制出 断屑槽或使用压块式断屑器。 断屑槽或使用压块式断屑器。 3.2.2 工件材料的切削加工性 工件材料的切削加工性：是指工件材料被切削成合格零件的难易 工件材料的切削加工性 程度。其研究的目的是为了寻找改善材料切削加工性的途径。 1、评定工件材料的切削加工性的主要指标 刀具耐用度指标： 1）刀具耐用度指标： 切削普通金属材料： 用刀具耐用度达到 60min 时允许的切削速度 V60 的高低来评定材料的加工性。 切削难加工金属材料：用刀具耐用度达到 20min 时允许的切削速 度 V20 的高低来评定材料的加工性。 同样条件下，V60 或 V20 大，加工性越好。 相对加工性： KV=V60/V060 ,(以 45 钢的 V60 为基准， 记为 V060) 加工表面粗糙度指标： 2）加工表面粗糙度指标： 粗糙度值越小，加工性越好。 另外， 还用切屑形状是否容易控制、 切削温度高低和切削力大小 （或 消耗功率多少）来评定材料加工性的好坏。 其中，粗加工时用刀具耐用度指标、切削力指标，精加工时用加工 表面粗糙度指标，自动生产线时常用切屑形状指标。 此外，材料加工的难易程度主要决定于材料的物理、力学和机械性 能，其中包括材料的硬度 HB、抗拉强度 σb、延伸率 δ、冲击值 αk 和导热系数 k，故通常还可按它们数值的大小来划分加工性等级 2、改善材料切削加工性的措施 1）调整化学成分 如在不影响工件材料性能的条件下，适当调整化学成分，以改善 其加工性。如在钢中加入少量的硫、硒、铅、锁、磷等，虽略降低钢 的强度，但也同时降低钢的塑性，对加工性有利。 2）材料加工前进行合适的热处理 低碳钢通过正火处理后，细化晶粒，硬度提高，塑性降低，有利于 减小刀具的粘结磨损，减小积屑瘤，改善工件表面粗糙度； 高碳钢球化退火后，硬度下降，可减小刀具磨损； 不锈钢以调质到 HRC28 为宜，硬度过低，塑性大，工件表面粗糙度 差，硬度高则刀具易磨损； 白口铸铁可在 950～1000 °C 范围内长时间退火而成可锻铸铁，切 削就较容易。 3）选加工性好的材料状态 低碳钢经冷拉后，塑性大为下降，加工性好； 锻造的坯件余量不均，且有硬皮，加工性很差，改为热轧后加工性 得以改善。41本节难点 总结简易 方法4）其它 采用合适的刀具材料，选择合理的刀具几何参数，合理地制订切削 用量与选用切削液等。 3.2.3 切削液 1、切削液的作用 冷却作用：使切削热传导、对流和汽化，从而降低切削区温度。 冷却作用 润滑作用（边界润滑原理） ：切削液渗透到刀具与切屑、工件表 润滑作用（边界润滑原理） 面之间形成润滑膜，它具有物理吸附和化学吸附作用。 洗涤和防锈作用：冲走细屑或磨粒；在切削液中添加防锈剂，起 洗涤和防锈作用 防锈作用。 2、常用切削液及其选用 水溶液：水溶液就是以水为主要成分并加入防锈添加剂的切削 1）水溶液 液。主要起冷却作用。常用的有电解水溶液和表面活性水溶液。 电解水溶液：在水中加入各种电解质（如 Na2CO3、亚硝酸钠） ，能 电解水溶液 渗透到表面油膜内部起冷却作用。主要用于磨削、钻孔和粗车等。 表面活性水溶液:在水中加入皂类、硫化蓖麻油等表面活性物质， 表面活性水溶液 用以提高水溶液的润滑作用。常用于精车、精铣和铰孔等。 切削油:主要起润滑作用。 2）切削油 10 号、20 号机油：用于普通车削、攻丝 轻柴油：用于自动机上。 煤油： 用于精加工有色金属、 普通孔或深孔精加工。 豆油、菜油、蓖麻油等：用于螺纹加工。 3）乳化液：由水和油混合而成的液体。生产中的乳化液是由乳化 乳化液 剂（蓖麻油、油酸或松脂）加水配置而成。 浓度低的乳化液含水多，主要起冷却作用，适于粗加工和磨削； 浓度高的乳化液含水少，主要起润滑作用，适于精加工。 极压切削油和极压乳化液：在切削液中添加了硫、氯、磷极压 4）极压切削油和极压乳化液 添加剂后，能在高温下显著提高冷却和润滑效果。 小 结：学习了金属切削过程基本规律的应用以后，就要学会运用规律，用于指导 生产实践。本节主要从控制切屑、改善材料的切削加工性、合理选择切削 液、合理选择刀具几何参数和切削用量等五个方面问题，来达到保证加工 质量、降低生产成本和提高生产效率的目的。 作业布置：P74 作业布置： 3-1142教学课题： 教学课题第4章车 削 加 工教学目的：1、了解车削加工工艺系统 教学目的 2、了解车床的主要类型、组成和结构 3、掌握车刀的主要类型与特点 4、了解车床夹具的主要类型与分类 教学重点：车刀的主要类型与特点 教学重点 教学难点：车床的主要类型、组成和结构 教学难点 授课时间： 授课时间 课时安排：2 节课 课时安排 教学方法：讲授教学、多媒体教学 教学方法 教学过程： 教学过程 [一、复习旧课]： 一 复习旧课提问、 讲解1、切屑的类型及其分类 2、切屑控制的措施 3、评定工件材料的切削加工性的主要指标 4、切削液的作用 [二、引入新课]： 二 引入新课§4-1 车削加工概述一、概述 车床类机床是既可用车刀对工件进行车削加工，又可用钻头、扩孔 铰刀、丝锥、板牙、滚花刀等对工件进行加工的一类机床， 可加工的表 面有内外圆柱面、圆锥面、成形回转面、端平面和各种内外螺纹面等。 在所有车床中，卧式车床的应用最为广泛。它的工艺范围广，加工 尺寸范围大(由机床主参数决定)， 既可以对工件进行粗加工、半精加工， 也可以进行精加工。 二、车削工艺系统§4-2 车床一、车床的主要类型和组成 1.应用：主要用于加工各种回转表面（内外圆柱面，圆锥面及成形回 转表面）和回转体的端面，有些车床可以加工螺纹面。 2.运动：车床的主运动是由工件的旋转运动实现的； 车床的进给运动则由刀具的直线移动完成的。 3.分类：车床种类繁多，按其用途和结构的不同，主要分为：卧式车 床及落地车床，立式车床，转塔车床，仪表车床，单轴自动 和半自动车床，多轴自动和半自动车床，彷形车床及多刀车 床，专门化车床。 二、CA6140 卧式车床的主要结构 1、主轴箱：车床的主要部件，其主要功能是支撑主轴，并实现其43本节难点 总结简易 方法开，停换向，制动和变速；把进给运动及主轴传向进给系统。 2、溜板箱：将进给运动或快速移动由进给箱或快速移动电动机传给 溜板和刀架， 使刀架实现纵， 横向或正， 反向机动走刀或快速移动. 3、床身 4、溜板箱 5、刀架和拖板 6、尾座 三、其他车床 卧式车床： （1）卧式车床：卧式车床是通用车床中应用最普遍、工艺范围最广 泛的一种类型。 在卧式车床上可以完成各种类型的内外回转体圆柱 面、圆锥面、成形面、螺纹、端面等的加工，还可以进行钻、扩、 铰、滚花等加工。但其自动化程度低，加工生产率低，加工质量受 操作者的技术水平的影响较大。 立式车床（分单柱式和双柱式） （2）立式车床（分单柱式和双柱式）:一般用于加工直径大，长度 短且质量较大的工件。立式的工作台的台面是水平面，主轴的轴心 线垂直于台面，工作的矫正，装夹比较方便，工件和工作台的重量 均匀地作用在工作台下面的圆导轨上。 除了由前刀架外，还有以个转塔刀架。转塔刀架 （3）转塔车床 由六个装刀位置，可以沿床身导轨做纵向进给，每一个刀位加工完 毕后，转塔刀架快速返回，转动 60 度。更换到下一个刀位进行加 工。§4-3 车 刀车刀是金属切削加工中应用最广泛的一种刀具。它可以用来加工外 圆、内孔、端面、螺纹及各种内、外回转体成形表面，也可用于切断 和切槽等，因此车刀类型很多，形状、结构、尺寸也各异。车刀的结重点☆☆ 分析启发构形式有整体式、焊接式、机夹重磨式和机夹可转位式等。 一、车刀的类型和特点 1、整体式高速钢车刀 这种车刀刃磨方便，可以根据需要刃磨成不同用途的车刀，尤其 是适宜于刃磨各种刃形的成形车刀，如切槽刀、螺纹车刀等。刀具磨 损后可以多次重磨。但刀杆也为高速钢材料，造成刀具材料的浪费。 刀杆强度低，当切削力较大时，会造成破坏。一般用于较复杂成形表 面的低速精车。 2、硬质合金焊接式车刀 焊接式车刀就是在碳钢（一般用 45 钢）刀杆上按刀具几何角度的 要求开出刀槽，用焊料将硬质合金刀片焊接在刀槽内，并按所选定的 几何角度刃磨后使用的车刀。 焊接式车刀结构简单、刚性好、适应性强，可以根据具体的加工 条件和要求刃磨出合理的几何角度。 3、硬质合金机夹重磨式车刀 机夹重磨式车刀，就是用机械的方法将硬质合金刀片夹固在刀杆上44的车刀。刀片磨损后，可卸下重磨，然后再安装使用。 4、机夹可转位式车刀 机夹可转位式车刀，就是将预先加工好的有一定几何角度的多角硬 质合金刀片，用机械的方法装夹在特制的刀杆上的车刀。由于刀具的 几何角度是由刀片形状及其在刀杆槽中的安装位置来确定的，故不需 要刃磨。可转位式车刀的夹紧机构，应该满足夹紧可靠、装卸方便、 定位准确、结构简单等要求。 下图表示了生产中的几种常用夹紧机构。二、成形车刀 用在各类车床上加工内，外回转体成形表面，其刀形根据工件轮 廓设计。该种车刀有平体，棱体，圆体三种型式。§4-4 车削夹具一、车削夹具的分类和用途 1、夹具的用途 为了在工件的某一部位上加工出符合规定技术要求的表面，必须在 加工前将工件装夹在机床上或夹具中。 装夹：是将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程。 定位：是指确定工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。 夹紧：是指工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变 的操作。 定位与夹紧是两个不同的概念，初学者往往容易混淆。45机床夹具（简称夹具）是在机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种 装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床或刀具的正确位 置，并把工件可靠地夹紧。 采用夹具装夹工件，既可准确确定工件，机床和刀具三者的相对 位置，降低对工人的技术要求，保证工件的加工精度，又可减少工人装 卸工件的时间和劳动强度，提高劳动生产率，有时还可扩大机床的使用 范围。所以，机床夹具在生产中应用十分广泛。 2、机床夹具的分类 机床夹具可根据其应用范围和特点，分为如下类型。 （1）通用夹具 （2）专用夹具 （3）通用可调夹具和成组夹具 （4）组合夹具 3、机床夹具的组成 机床夹具一般由以下几个部分组成： （1）定位元件 （2）夹紧装置 （3）对刀、导引元件或装置 （4）连接元件 （5）其他装置或元件 （6）夹具体 定位元件，夹紧装置 和夹具体是夹具的基本组成部分 小 结：本章主要了解车削加工工艺系统、车床的主要类型、组成和结构和掌握车 刀的主要类型与特点以及了解车床夹具的主要类型与分类 作业布置： 作业布置：教材 P97 4-1 4-2 4-3 4-6 4-946教学课题： 教学课题 2、掌握铣削要素第5章铣 削 加 工教学目的：1、了解铣削加工的应用和特点 教学目的 3、了解铣削方式和铣削力 4、了解铣床的分类和铣刀的分类 铣床夹具的设计特点和要求 教学重点： 掌握铣削要素 教学重点 教学难点：铣削方式的了解和铣床夹具的设计特点和要求 教学难点 授课时间： 授课时间 课时安排：2 节课 课时安排 教学方法：讲授教学、多媒体教学 教学方法 教学过程： 教学过程 [一、复习旧课]： 一 复习旧课 1、车床的主要类型和组成提问、 讲解2、车刀的类型和特点 3、夹具的用途 4、机床夹具的分类 5、机床夹具的组成 [二、引入新课]： 二 引入新课§5-1 铣削加工概述一、铣削加工的应用和特点 铣床就是用铣刀进行切削加工的机床. 铣床就是用铣刀进行切削加工的机床. ⑴应用:加工表面(水平平面,垂直面等),沟槽(键槽,T 型槽,燕尾 应用: 槽等).多齿零件的齿槽(齿轮,链轮,棘轮,花键轴等),螺纹形表面(螺 纹和螺旋槽)及各种曲面. 铣床上用的刀具是铣刀，以相切法形成加工 表面。 ⑵铣削特点: 铣削特点 ①每个刀齿不均匀,不连续切削,切入与切离时均会 硬气冲突与振动; ②铣削时切削层参数及切削力是变化的,也易引起振动,影响加工 质量; ③同时参加切削的刀齿较多,生产率较高. （3）铣床分类:铣床可分为:卧式升降台铣床;立式升降台铣床;龙门 铣床分类 铣床;工具铣床;各种专门化铣床.重点☆☆ 分析启发二、铣削要素 铣削时切削用量决家切削层的形状和尺寸。 1、铣削用量47铣削用量包括背吃刀量 ap、侧吃刀量 ae、铣削速度 vc 和进给 量。根据切削刃在铣刀上分布位置不同，铣削可分为圆周铣削和端 面铣削。 （1）背吃刀量 （2）侧吃刀量 寸，单位为 mm （3）铣削速度 Vc m/min。 式中：d―铣刀直径，mm n―铣刀转速，mm （4）进给量 进给量是铣刀与工件在进给方向上的相对位移量。 工件与铣刀沿 1） 每齿进给量 af 是铣刀每转一个刀齿时， 进给方向的相对位移量，单位为 mm/z 2）每转进给量 3）进给速度 Vf 相对位移，单位为 mm/min 三者的关系为： 2、切削层要素 （1） 切削厚度 ac （2）切削宽度 aw 切削厚度是指由铣刀上相邻两个刀齿主切削 切削宽度为主切削刃参加工作的长度。 铣刀同时有几个刀齿参加切削，铣 刃形成的过渡表面间的垂直距离。 （3）切削层横截面积 Acav 之和。 三、铣削方式 是指铣削时铣刀相对于工件的运动和位置关系。不同的铣削方式 对刀具的耐用度、工件的加工表面粗糙度、铣削过程的平稳性及本节难点 总结简易 方法ap ae是在通过切削刃基点并垂直于工作平面方向 在平行于工作平面并与切削刃基点的进给运上测量的吃刀量，即平行于铣刀轴线的切削层尺寸，单位为 mm 动垂直的方向上测量的吃量，即垂直于铣刀轴线测量的切削层尺 铣削速度为铣刀主运动的线速度，单位为Vc =πnd1000f是铣刀每转一转时，工件与铣刀沿进 是单位时间内工件与铣刀沿进给方向的给主向的相对位移，单位为 mm/rVf=fn=afzn刀的总切削层横截面积应为同时参加切削的刀齿切削层横截面积 Acav=Q/Vc 式中：Q―单位时间材料切除率，mm3/min切削加工的生产率等都有很大的影响。 ①端铣:常用加工平面 ②周铣: a.逆铣:铣刀的旋转方向和工件的进给方向相反,特点:提高刀具48耐用度,工件 Ra 保证工件夹持稳固,易打刀. b.顺铣:铣刀的旋转方向和工件的进给方向相同.特点:加速刀具后 刀面磨损,破坏工件表面 Ra,使工件夹持不稳. 对称铣： 工件安装在端铣刀的对称位置上， 它具有较大的平均切削 厚度，可保证刀齿在切削表面的冷硬层之下铣削。 不对称逆铣： 铣刀从较小的切削厚度处切人， 从较大的切削厚度处 切出，这样可减小切入时的冲击，提高铣削的平稳性，适合 于加工普通碳钢和低合金钢。 不对称顺铣：铣刀从较大的切削厚度处切入，从较小处切出。在加 工塑性较大的不锈钢、 耐热合金等材料时， 可减小毛刺及刀 具的粘结磨损，刀具耐用度可大大提高。§5-2 铣 床分为：升降台式铣床、床身式铣床、龙门铣床、工具铣床、仿形铣床、 专门化铣床（如凸轮铣床、曲轴铣床）等 加工范围：平面、沟槽、键槽、T 形槽、V 形槽、燕尾槽、螺纹、 螺旋槽，齿轮、链轮、花键轴、棘轮等成形表