机械制造工艺基础第610教案

机械制造工艺基础第6教案备课人：总第6教案3-1概述【教学目的】：掌握刀具的几何形状和主要角度了解刀具切削部分材料的基本要求、种类和刀具结构【教学重点】：刀具的几何形状【教学难点】：主要角度【导入新课】：机械制造工艺是各种机械的制造方法和过程的总称是一门研究机械制造的工艺方法和工艺过程的学科。【新授】：

一、概述切削加工：用切削刀具，在工具（刀具）与工件的相对运动中，切除工件上的多余材料,得到预想的工件形状、尺寸和表面质量的加工方法。分机加工和钳工。机加工是工人操作机床完成，按切削加工所用切削工具类型可分为两类：一类是利用刀具进行加工，另一类是利用磨料进行加工。钳工是工人在钳台上用手持工具来加工的。钳加工的主要内容：划线、打样冲眼、锯削、塞削、锂削以及钻孔等。

二、切削运动与切削用量a）车外圆面b）磨外圆面e）刨平面f）铳平面c）钻孔d）车床上像孔g）车成形面h）铳成形面

三、零件表面的形成及切削运动

(一)表面的形成零件的表面主要有以下几种组成：外圆面、内圆面、平面、和成形面

1、外圆面和内圆面是以某一直线为母线，以圆为轨迹，作旋转运动时所形成的表面。

2、平面是以一直线为母线，以另一条直线为轨迹，作平移运动所形成的表面。

3、成形面是以曲线为母线，以圆或直线为轨迹，作旋转或平移运动时所形成的表面。

(二)切削运动1.主运动一一主要完成切削的运动，消耗功率最多，一种加工主运动只有一个。2.进给运动一一使切削加工保持连续进行，一种加工可以有一种（或以上）的进给运动。（进给运动可以是连续的也可以是间歇的）实际的切削运动是一个合成运动。合成切削速度：

四、切削用量1.切削速度V：在单位时间内，工件和刀具沿主运动方向的相对位移。（m/s或m/min）,车削时一般算工件最大切削直径处的线速度。计算公式：丫=兀dwn/1000_60（m/s）或丫=兀dwn/1000（m/min）dw待加工表面直径（mm）;工件转速（r/min）2进给量f：刀具在进给运动方向上相对工件的位移量，车削时为（mm/r）;削时为（mm/str）（毫米/往复行程），其他切削加工也可以用进给速度（mm/s、mm/min、m/min），和每齿进给量（mm/z）来衡量。3.背吃刀量（切削深度）a:工件已加工表面和待加工表面的垂直距离（mm）。

五、切削层参数1.切削厚度hD垂直与切削刃的方向上度量的切削层截面的尺寸。（mm）2.切削宽度bD沿切削刃方向度量的切削层截面的尺寸。（mm）3.切削面积AD给定瞬间，切削层在切削层尺寸平面里的横截面积。

六、刀具切削部分的几何形状以车刀为例说明刀具的切削部分的结构要素和几何角度。1刀具切削部分的组成外圆车刀由三个刀面，两条切削刃和一个刀尖组成。

(1)前刀面一一刀具上切屑流过的表面（Ay）。

(2)后刀面刀具上与过渡表面相对的是主后刀面（Aa）。与已加工表面相对的是副后刀面（Aa）。

(3)切削刃一一前刀面与主后刀面相交形成的交线称为主切削刃（S）,它完成主要的切削工作。前刀面与副后刀面相交形成的是副切削刃（S）它完成部分的切削工作，并最终形成己加工表面。

(4)刀尖一一主、副切削刃的连接部位。图

2、车刀切削部分的主要角度

(1)刀具静止参考系一一选定适当组合的基准坐标平面作为参考系。用于定义刀具设计、制造、刃磨和测量时几何参数的参考系，称为刀具静止参考系。基面一一过切削刃选定点，垂直于该点假定主运动方向的平面（r）;削平面一一过切削刃选定点，与切削刃相切，并垂直于基面的平面，主切削平面（s）,副切削平面（s）;交平面一一过切削刃选定点，并同时垂直于基面和切削平面的平面（o）;定工作平面一一过切削刃选定点，垂直于基面并平行于假定进给运动方向的平面（f）。

(2)车刀的主要标注角度及选择要点一一在车刀设计、制造、刃磨和测量时，必须确定的角度。前角丫前刀面与基面之间的夹角。增大前角，使主切削刃锋利，减小切削力和切削热。但前角过大，刀刃很脆弱，易产生崩刃。前角有正与负（如图）的区分。后角a主后刀面与切削平面之间的夹角。后角的主要作用是减少刀具后刀面与工件表面间的摩擦和后刀面的磨损，并配合前角影响切削刃的锋利和强度。主偏角Kr主切削刃和假定进给方向在基面（r）上投影的夹角。主偏角的大小影响切屑断面形状和切削分力的大小。有时主偏角也根据工件加工形状来定。副偏角Kr副切削刃和假定进给的相反方向在基面r上投影的夹角。副偏角的主要作用是减少副切削刃与工件已加工表面的摩擦，减少刀具磨损和防止切削时产生振动。减小副偏角可减小切削残留面积，降低己加工表面的粗糙度（如图）刃倾角入s在主切削平面（s）里测量的主切削刃与基面间的夹角。它与前角类似，也有正、负和零值之分（如图）。刃倾角主要影响刀头的强度、切削分力和排屑方向。选择刀具几何角度时，应遵循“锐字当先，锐中求固”原则。即将刀具锋利放在第一位，同时保证刀具有一定的强固。国内外先进刀具在角度的变革方面，大致有“三大一小”的趋势,即采用大的前角、刃倾角和主偏角，采用小的后角。【小结】：本次可主要讲解切削加工的基础知识。讲授了切削加工的概念和基本加工方法以及切削加工的运动形式和切削用量;具的几何形状和主要角度;具切削部分材料的基本要求、种类和刀具结构【布置作业】：机械制造工艺基础习题册机械制造工艺基础第7教案备课人：总第7教案3-2切削加工基础知识【教学目的】：掌握切削热与切削温度对切削加工的影响以及减少切削热和降低切削温度的工艺措施;握切削液的作用和种类及切削液的选用;教学重点】：切削力和切削温度【教学难点】：切削液的相关知识【导入新课】：在切削过程中，切削力使工艺系统（机床工件刀具）变形，影响加工精度，切削力还直接影响着切削热的产生，并进一步影响刀具磨损和已加工表面质量。切削力又是设计和使用机床、刀具、夹具的重要依据。【新授】：

一、切削力

1、刀具总切削力切削过程中，为了克服工件被切层材料对切削的抵抗，刀具必须对工件有力的作用。刀具的一个切削部分在切削工件时所产生的全部切削力称为一个切削部分总切削力。车床只有一个切削部分参与切削，这个切削部分总切削力就是刀具的总切削力。

2、总切削力的分力通常将总切削力分解为三个相互垂直的切削分力：切削力Fc是总切削力在主运动方向上的正投影，与基面垂直。约占总消耗功率的95%。背向力F是总切削力在垂直于工作平面方向上的分力。车外圆时，刀具与工件在这个分力的方向无相对运动，所以不做功。进给力Ff是总切削力在进给运动方向上的正投影，与进给速度方向一致。约消耗5%的功率。

3、总切削抗力切削加工中，工件材料抵抗刀具切削所产生的阻力称为总切削抗力F。阻力主要是：被切层材料成为切屑前后对刀具前面的挤压变形抗力和摩擦阻力;件过渡表面和已加工表面表层材料对刀具后面的挤压变形和摩擦阻力。分解为三个分力：切削抗力、背向抗力和进给抗力，分别与切削力、背向力和进给力大小相等。方向相反。

4、影响总切削抗力的因素工件材料工件材料的强度、硬度越高，韧性和塑性越好，越难切削，总切削抗力越大。切削用量切削用量中对切削力影响最大的是切削深度，其次是进给量，切削速度影响最小。因此，要减小切削力或节省动力消耗时，可以把切削深度减小，取大一些的进给量。刀具角度刀具前角、后角增大时，总切削抗力减小;偏角增大，切削抗力减小，但背向抗力和进给抗力增大。切削液合理选择使用切削液，使总切削抗力减小。

二、切削温度

1、切削热与切削温度切削时，工件温度升高，切削刀具烫手，这说明切削过程中有热产生。由于被切削材料层的变形，分离及刀具和被切削材料间的摩擦而产生的热量称为切削热。切削过程中，切削区域的温度称为切削温度。切削过程中，大部分的热量由切屑带走，其次被刀具、工件和周围介质传导。传入刀具的温度，致使刀具材料软化，切削性能降低，磨损加快，进而影响加工质量和缩短刀具寿命。传入工件的切削热，会导致工件受伸长和膨胀，而影响加工精度。

2、减少切削热和降低切削温度的工艺措施合理选择刀具材料和刀具几何角度合理选择切削用量适当选择和使用切削液

三、切削液的作用和种类切削液是为了提高切削加工效果而使用的液体。主要用来减少切削过程中的摩擦并降低切削温度。合理选用切削液可以提高加工表面质量，减少工件的热变形，保证加工精度，减少刀具的磨损，提高刀具耐用度和生产效率。

1、切削液的作用冷却作用润滑作用清洗和排屑作用

2、切削液的种类合成切削液以水为主要成分，加入适量的水溶性防锈添加剂制成。俗称水溶液、乳化液用乳化油加水稀释而成。油基切削液即切削油，分矿物油、动植物油和复合油三种。矿物油：机械油、高速机械油、煤油等动植物油：猪油、豆油、菜子油等复合油：以矿物油为主加入适量动植物油混合而成

四、切削液的选用粗加工主要要求冷却。也希望降低一些切削力及切削功率。一般应选用冷却作用较好的切削液，如低浓度的乳化液等。精加工主要希望提高表面质量和减少刀具磨损，一般应选用润滑作用较好的切削液，如高浓度的乳化液或切削油等。

1、工件材料切削钢等塑性材料需选用，切削铸铁等脆性材料可不用。

2、刀具材料高速钢刀具用，硬质合金刀具可不用。

3、加工方法进行钻孔（特别是深钻孔）、铰孔、攻螺纹、拉削、磨削等加工时要用。【小结】：本次课主要讲解了切削力和切削温度、切削液的作用、种类及选用等知识。【布置作业】：机械制造工艺基础习题册机械制造工艺基础第8教案备课人：总第8教案4-1概述：掌握卧式车床的主要部件及其功用、车床两类运动的产生与传递;握工件在车床上的常用装夹方法。：车床的主要部件及其功用：工件在车床上的常用装夹方法【导入新课】：保证同轴度要求利用卡盘安装工件，回转轴线是车床主轴回转轴线利用前后顶尖安装工件，回转轴线是两顶尖的中心连线;于保证端面与轴线垂直度要求由横溜板导轨，与工件回转轴线的垂直度。【新授】：

一、车削

1、车削的概念车削是工件旋转作主运动、车刀作进给运动的切削加工方法。车削是最基本和应用最广的切削方法。

2、车削的特点a、易于保证工件各加工面的位置精度b、切削过程较平稳避免了惯性力与冲击力，允许采用较大的切削用量，高速切削，利于生产率c、适于有色金属零件的精加工有色金属零件表面粗糙度大Ra值要求较小时，不宜采用磨削加工，需要用车削或铣削等。用金刚石车刀进行精细车时，可达较高质量。d、刀具简单车刀制造、刃磨和安装均较方便。

3、车削的方法车外圆、车平面、车孔、车槽、车螺纹、车成形面等，还可以钻孔、铰孔、滚花等

二、车床

1、车床的种类按用途和结构分为：卧式车床及落地车床、立式车床、转塔车床、多车刀半自动车床、仿形车床及仿形半自动车床、单轴自动车床、多轴自动车床及多轴半自动车床等。车床型号：CA6140C机床类别代号A通用特性代号6组别代号（普通车床组）1型号代号（普通车床型）40主参数代号（最大加工直径40mm）

2、卧市式车床的主要部件及其功能（CA614M例）

(1)、主轴箱（主轴变速箱或床头箱）将电动机输出的回转运动传递给主轴，再通过装在主轴上的夹具带动工件回转，实现主运动。

(2)、刀架用于装夹刀具。

(3)、滑板（拖板）床鞍（下滑板俗称大拖板）用于实现纵向进给运动;拖板（俗称中拖板）用于车内、外圆时控制切削深度及车端平面时实现横向进给运动。上拖板（俗称小拖板）用来纵向进给调节刀具位置和实现手动纵向进给运动。上拖板相对于中拖板偏转一定角度时可以实现手动加工圆锥面。

(4)、尾座装在尾座导轨上，可以沿床身导轨纵向移动，也可以沿尾架底座横向调整位置。功用是安装后顶尖以及钻头、铰刀等

(5)、床身和导轨用来安装机床的各部件和用作床鞍及尾座纵向往复运动的导向。

(6)、溜板箱（拖板箱）用螺钉和定位销与刀架床鞍固定在一起，用来将光杠或丝杠的回转运动变为床鞍或中滑板及刀具的进给运动。

(7)、进给箱（进给变速箱或走刀箱）将主轴通过挂轮箱传递来的回转运动传递给光杠或丝杠。进给箱内装有齿轮变速机构，用以改变进给量和车削螺纹时调整螺距。

(8)、挂轮箱将主轴的回转运动传递给进给箱或者通过交换齿轮车削不同种类的螺纹。

(9)、丝杠、光杠和操纵杆（俗称“三杠”）丝杠专为车螺纹时带动拖板作纵向移动，其精度直接影响螺纹加工精度;杠为一般车削时传递运动，通过拖板箱是刀架作纵向或横向运动;纵杆是车床的控制机构。

三、车床三类运动的产生与传递

1、主运动主轴的回转运动。

2、进给运动刀具、的纵向、横向移动。

3、辅助运动刀具返回和快速移动等运动。

三、车床于及工件装夹

1、车床的主要于夹具，用以装夹工件的装置。车床夹具分通用夹具和专用夹具常见的于还有卡盘、顶尖、中心架、跟刀架、花盘等。

2、工件在车床上的常用装夹方法1）、卡盘装夹三爪自定心卡盘装夹四爪卡盘装夹2）、顶尖装夹两顶尖装夹一夹一顶装夹拨盘与顶尖装夹3）、中心架、跟刀架辅助支承4）、心轴装夹5）、花盘、弯板装夹【小结】：本次课主要介绍了车削加工的概念、加工特点和方法;绍了车床的主要部件及其功能和工件在车床上的几种装夹方法。要求学生熟悉车床的主要部件及其功能以及工件在车床上的几种常见的装夹方法。【布置作业】：机械制造工艺基础习题册机械制造工艺基础第10教案备课人：总第4教案6）4-2车削方法与车削实例【教学目的】：使学生掌握几种典型的结构的车削方法以及了解车削加工的工艺特点和车削加工的过程。【教学重点】：几种典型的结构的车削方法【教学难点】：几种典型的结构的车削方法【导入新课】：粗车主要是切除加工表面的大部分加工余量，在允许范围内应尽量选择大的切削深度和进给量。而切削速度则相应选低点。【新授】：

一、外圆柱面车削

1、外圆车刀主偏角45弯头车刀，可以车外圆，车平面和倒角，但切削时背向力较大，车细长件时，容易被顶玩而引起振动，常用于车削刚性好的工件。主偏角90可以车外圆、端面、阶台。背向切削力较小，

2、车刀的装夹车刀刀杆伸出刀架长度应不超过刀杆高度的1.5倍车刀刀杆中心线应与进给方向垂直车刀刀尖一般应与工件轴线等高，但在粗车外圆时刀尖应略高于工件轴线，精车细长轴外圆时刀尖应略低于工件轴线。

3、切削用量选择半精加工阶段主要是使零件达到一定的准确度，为重要表面的精加工作好准备，并完成一些次要表面的加工。精加工主要是达到零件的全部尺寸和技术要求，半精车和精车应尽量选取较小的切削深度和进给量，而切削速度则可以取高点。切削用量是先确定切削深度，再进给量，最后确定切削速度。

二、平面与阶台车削

1、车端面用75劈刀或45弯头刀，装刀时刀尖高度必须严格保证与工件轴线等高

2、车阶台先用75偏刀粗车，切除大部分余量，再用9095偏刀精车

三、沟槽车削与切断

1、车槽车刀刀头宽度等于槽宽，刀头长度稍大于槽深

2、切断车刀刀头的长度应稍大于实心工件的半径或空心工件、管料的壁厚，刀头宽度应适当;实心件时，刀尖应与工件轴线等高，切空心件应稍低于工件轴线。

四、孔的车削主偏角主要是车刀不同，通孔和阶台孔也不同的，其主要区别是车阶台孔或不通孔的车刀，大于90。车孔比车外圆困难。

五、圆锥面车削车削圆锥面的条件：刀尖与工件轴线等高，刀尖在进给运动中轨迹是一直线，且该直线与工件轴线的夹角等于圆锥半角a/2。车圆锥面的三种方法：

1、斜置上滑板法。

2、偏移尾座法。适用两顶尖装夹

3、靠模法。

六、成形面车削车床上加工的成形面都是工件表面素线为曲线的回转面。常见的有圆球、橄榄形曲面等。车削方法：

1、联合进刀法

2、用成形刀法

3、仿

七、螺纹车削

1、车刀的刀尖角

2、车刀的装夹刀尖应与工件轴线等高，刀尖角的对称轴线应与工件轴线垂直，通常使用样板校正。

3、螺距或导程的调整为保证工件每回转一圈，车刀沿轴向移动一个螺距或导程，必须使车床丝杠转速n丝与工件转速n工的比值等于工件螺距工（或导程Z工）与丝杠螺距丝的比值，即：I=n丝/n工=工/丝（或Z工/丝）

4、螺纹车削螺纹车削需要经多次吃刀和重复进给才能完成，因此每次进给，必须保证车刀刀尖对准已车出的螺旋槽，否则，已车出的牙形报废，车削的进给方法：每次进给终了时，横向退刀，同时提起可合螺母，手动将溜板箱返回起始位置，调整吃刀量，压下螺母重复进刀每次进给终了时，先横向退刀，然后开反车使工件和丝杠反转，丝杠驱动溜板箱返回起始位置，然后调整吃刀量，改为正车，重复进给。

八、车削实例

1、零件工艺分析：分析材质，零件的结构，根据零件精度要求确定加工设备和加工方案，选择装夹方法和切削用量。

2、制定加工步骤【小结】：本次课主要讲解了用车床加工一些典型结构的基本方法，了解了车削加工的工艺分析和步骤等知识。主要要求学生掌握典型结构的车刀选择，装夹以及车削方法，【布置作业】：机械制造工艺基础习题册机械制造工艺基础第10教案备课人：总第10教案5-1刨削、插削、拉削【教学目的】：使学生了解刨削、插削和拉削的加工设备及工艺特点，掌握几种切削的加工方法【教学重点】：刨削的加工方法【教学难点】：插削的加工方法【导入新课】：刨削是用刨刀对工件作水平相对直线往复运动的切削加工方法。刨床分为牛头刨床、龙门刨床（包括悬臂刨床）两大类。【新授】：

一、刨削的加工设备刨床

1、牛头刨床的主要部件及功用床身支承刨床的各个部件。床身的顶部和前侧面分别有水平和垂直导轨。滑枕连同刀架可沿水平导轨作直线往复运动（主运动）;梁连同工作台可沿垂直导轨实现升降。床身内部有变速机构和驱动滑枕的摆动导杆机构。滑枕装有刀架，用来带动刨刀作直线往复运动，实现刨削。刀架装夹刨刀和实现刨刀沿所需方向移动。工作台用来安装工件，可沿横梁横向移动和与横梁一起沿床身垂直导轨升降，以便调整工件位置。

2、牛头刨床的运动主运动刀架（滑枕）的直线往复运动。进给运动工作台的横向移动和刨刀的垂直（或斜向）移动。

二、刨削方法

1、刨刀及工件装夹刨刀的装夹位置要正，刀头伸出长度应尽可能短，夹紧要牢固。工件的装夹平口钳装夹适用于较小工件。装夹时应注意工件高出钳口或伸出钳口两端不宜太多，以保证夹紧可靠。压板装夹较大工件的装夹。

2、刨平面刨水平面进给运动由工作台横向移动完成，切深有刀架控制。刨刀一般用两侧对称的尖头刀，以便于双向进给，减少刀具的磨损和节省辅助工时。刨垂直平面摇动刀架手柄使刀架滑板（刀具）作手动垂直进给，吃刀量通过工作台的横向移动控制。采用偏刀。为保证加工平面的垂直度，加工前应将刀架转盘刻度对准零线，位置精度要求较高时，在刨削时应按需要微调纠正偏差。为防止刨削时刀架碰撞工件，应将刀座偏转一适当角度。刨倾斜平面两种加工方法：一是倾斜装夹工件，使工件被加工斜面处于水平位置，用刨水平面的方法加工;是将刀架转盘旋转所需角度，摇动刀架手柄使刀架滑板（刀具）作手动倾斜进给。

3、刨沟槽刨直槽和V形槽刨燕尾槽刨T形槽

4、刨曲面

三、刨削的工艺特点

1、刀具的切削角不变

2、刨削生产成本低。设备简单，刀具易制造和刃磨。

3、生产效率低

4、加工精度可达中等精度。

四、插削设备简介插削是用插刀对工件作垂直相对直线往复运动的切削加工方法。在插床上进行插削，插床的主运动是滑枕（插刀）的垂直直线往复运动。进给运动是上滑座和下滑座的水平纵向和横向移动，以及圆工作台的水平回转运动。

五、插削方法

1、插刀

2、插键槽

3、插方孔

4、插花键

六、插削的工艺特点

1、插床与插刀结构简单，加工前的准备工作和操作也较方便，但插削时存在冲击和空行程损失。

2、插削工作行程受刀杆刚性限制，槽长不宜过大。

3、工作条件较差。

4、插削还可加工圆柱齿轮，凸轮等

5、加工精度达中等。

七、拉床及拉削方法简介拉削是用拉刀加工工件内、外表面的方法。拉削一般在拉床上进行，拉削时工作压力很大，所以拉床一般采用液压传动。

八、拉削的工艺特点

1、生产效率较高，拉刀在一次行程中能切除加工表面的全部余量。

2、拉削加工精度较高。

3、拉床采用液压传动，故拉削过程平稳。

4、拉刀适应性差。

5、拉刀制造成本高，只使用于大批量生产。【课堂小结】：本次课主要讲解了用刨削、插削和拉削的工艺设备以及工艺方法和工艺特点，要求学生掌握刨床、插床的的主要部件和基本运动方式，掌握刨削的加工方法，简单了解插削的加工方法和拉削的加工方法。【布置作业】：机械制造工艺基础习题册