学位论文—金属切削教案课程.doc

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学期授课计划（封面） 2013 学年度第学期课程名称课程性质任课教师授课班级专业教材名称教材版本依据大纲名称本课程重点与难点授课计划编写说明本学期计划学时数按校历规定计算共学时教学周审阅意见（签章）周课时授课安排讲课教研组长实训测验专业主任习题课教务主任复习课机动分管校长合计学期授课计划（内页）课次周次授课章节及内容摘要课时作业说明课题制造技术与社会发展课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：对目前制造技术与零件这一基本要素大概了解过程与方法目标：通过观察幻灯中制造技术与社会发展的关系，了解加工制造业的重要性情感与价值观目标：培养学生对于制造业的兴趣教学重点制造技术与社会发展教学难点制造业的作用教学媒体黑板，电脑大屏幕教学方法头脑风暴法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图导入提问：国家的大部分财富来自哪里？学生分组讨论了解制造业的重要性其他教学活动其他教学活动一、提问：什么是加工制造业？二、制造业推动人类进步的作用体现在哪里？三、制造业对社会的经济发展的意义体现在什么地方？四、中国制造业和发达国家的差距体现在哪里？五、制造业的基础是什么？解读零件和产品的区别学生搜索身边认为是制造业的内容。学生指出典型的制造业改变世界的案例。学生指出制造业的弊端学会区别制造业和服务业评价与小结课后任务课后反思：课题金属切削加工基本定义课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标： 1.了解切削运动的主次运动及形成表面 2.刀具切削时工作面的角度过程与方法目标：通过教师在黑板上举例不同切削过程，学生掌握主运动和进给运动的区别。情感与价值观目标：培养学生对机床加工过程中现象的兴趣教学重点切削运动教学难点刀具几何角度教学媒体黑板，刀具实体教学方法举例法，展示法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图导入提问：什么是金属切削加工？回答：使用具有一定几何形状的刀具，切入工件一定深度，使刀具和工件之间产生相对运动来实现的。学生回答问题分辨切削与成型加工其他教学活动其他教学活动一、切削运动： 1、切削运动分类：车削、铣削、钻削、镗削、刨削、磨削、齿轮、钳工 2.切削加工特点及应用：工件精度高、生产率高、适应性好但凡要求具有一定几何尺寸精和表面粗糙度的零件。 3.切削运动： n-主运动：切下切屑时所必须的基本运动、最主要的运动 f-进给运动：被切削的金属层不断投入切削、以便切除工件表面上全部余量的运动。 4.各种切削过程的举例： 5.切削三要素：切削用量是切削加工中切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）的总称。切削速度υc ：切削加工时，切削刃上选定点相对于工件的主运动的速度。单位为m/s或m/min。主运动是旋转时，最大切削运动是：进给量 f：是指刀具在进给运动方向上相对工件的位移量。当主运动是回转运动时，进给量指工件或刀具每回转一周，两者沿进给方向的相对位移量，单位为mm/r；当主运动是直线运动时，进给量指刀具或工件每往复直线运动一次，两者沿进给方向的相对位移量，单位为mm/str或mm/单行程；对于多齿的旋转刀具（如铣刀、切齿刀），常用每齿进给量 fz，单位为mm/z或mm/齿。它与进给量 f 的关系为 f = z fz 进给速度υf ：指切削刃上选定点相对工件进给运动的瞬间时速度，单位为mm/s或m/min。车削时进给运动速度为：υf = n f 背吃刀量（切削深度）ap ：在基面上，垂直于进给运动方向测量的切削层最大尺寸（已加工表面与待加工表面间的垂直距离）。外圆车削的背吃刀量： ap＝（dw-dm）/2 合成切削运动：由主运动和进给运动合成的运动。合成切削速度υe：切削刃上选定点相对于工件的合成运动的瞬时速度。 υe＝υc+υf 评价与小结课后任务课后反思：课题刀具切削部分的几何角度课型理论教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：了解车刀切削部分及刀具的静止角度过程与方法目标：通过对车刀的各个面分析，学生学会刀具各面的作用并理解前后角的作用。情感与价值观目标：对车刀有一个形象的概念，便于日后的操作认识。教学重点车刀的组成，刀具角度教学难点车刀的各种静止角度教学媒体刀具实体、多媒体教学方法展示法，举例法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图导入提问：切削加工过程中，刀具起着非常重要的作用。那么刀具又有哪些部分来组成呢？其他教学活动其他教学活动新课教学：一、刀具切削部分：外圆车刀是最基本、最典型的切削刀具，其切削部分（又称刀头）组成可用一句话总结： “三面两刃一尖”。前面（前刀面）Aγ：刀具上切屑流过的表面。主后面（后面）Aα：与工件过渡表面相对的表面。副后面Aα’：与已加工表面相对的表面。主切削刃S：前刀面与主后刀面的交线。它完成主要的切削工作。副切削刃S’：前刀面与副后刀面的交线。它配合主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工表面。刀尖（过渡刃）：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，折线段，或圆弧。二、正交平面参考系：由以下三个在空间相互垂直的参考平面构成。切削平面PS：包含有切削刃选定点的切线与切削速度向量的平面。基面Pr：通过切削刃选定点且垂直于切削速度向量的平面。正交平面Po ：是过切削刃选定点，并垂直于切削平面PS与基面Pr的平面。三、刀具静止角度的基本定义：前角γo：在正交平面内测量的前刀面与基面之间的夹角。前角表示前刀面的倾斜程度，有正、负和零值之分，其符号规定如图所示。后角αo：在正交平面内测量的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。主偏角κr：在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。主偏角一般为正值。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。副偏角κr’：在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。副偏角一般为正值。副后角αo’：在正交平面内测量的副后刀面与切削平面的夹角。在正交平面参考系中，需要6个独立角度κr 、γo 、αo 、 λs 、 κr’和αo’确定一把刀具切削部分的几何形状。评价与小结课后任务课后反思：课题刀具的合理选择课型理论教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：掌握刀具几何参数的合理选择方法过程与方法目标：通过教师对前后角增大、减小的举例，学生掌握角度变化对切削过程产生的影响。情感与价值观目标：培养一定的空间想象能力，学会观察刀具。教学重点前后角对切削加工过程的影响教学难点不同材料切削如何选择前后角教学媒体黑板、多媒体教学方法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图导入提问：在明确了刀具的角度后，就要想在具体的使用过程中，怎样才能合理的选择？其他教学活动其他教学活动一、刀具的几何参数合理选择：指在保证加工质量的前提下，选择能提高切削效率，降低生产成本，获得最高刀具耐用度的刀具几何参数。 1.刀具几何参数内容：刀具几何角度（前角、后角、主偏角）刀面形式（平面、带倒棱）切削刃形状（直线型、圆弧型） 2.选择示范： 1）前角和前刀面的选择在选择刀具前角时，首先保证刀刃锋利，同时要兼顾刀刃的强度和耐用度。 A. 刀具材料强度和韧性大的材料可以选择大的前角，而脆性刀具甚至取负的前角。 B．工件材料加工钢件等塑性材料时，切屑沿前刀面流出时，与前刀面接触长度较长，压力、摩擦较大，为减小变形与摩擦，采用大的前角。加工脆性材料时，切屑为颗粒崩碎状，与刀具接触长度较短，切削力主要集中在切削刃附近，受冲击时容易产生崩刃，因此刀具前角相对塑性材料取得小些，以提高刀具强度。 C.加工条件粗加工时，一般选择较小的前角（切削量较大，要保证安全）精加工的时候，一般取较大的前角，以减少工件变形与表面粗糙度。（切削量较小，减少摩擦）评价与小结课后任务课后反思：课题主偏角、副偏角的选择课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：掌握主偏角、副偏角的合理选择过程与方法目标：通过教师板书、讲解，学生理解主副偏角的定义并能初步掌握合理选择角度。情感与价值观目标：在刀具实体上学会观察并判断各种角度教学重点主偏角、副偏角改变产生的影响教学难点车刀若不对准中心线会产生的影响教学媒体黑板、多媒体、车刀实体教学方法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图导入提问：主偏角、副偏角主要起什么作用呢？其他教学活动其他教学活动一、主偏角的选择原则：主要根据加工条件和工艺系统刚性来选择主偏角的选择 1）根据工艺系统刚性选取：工艺系统刚性较好时（工件长径比 lw/dw <6），应选取较小的主偏角；当工艺系统刚度不足时（工件长径比 lw/dw = 6-12），或带有冲击性的切削应选取较大的主偏角。 2）根据工件材料选取：当切削强度和硬度较高的材料时，应选取较小的主偏角。 3）根据加工条件选取：粗加工时，应选取较大的主偏角；单件小批生产或加工带台阶和倒角的工件时，常选取通用性较好的车刀κr ＝45°，以提高生产率。副偏角的选择原则是：在不影响摩擦和振动的条件下，应选取较小的副偏角。副偏角的选择 1）根据工件材料选取当切削强度和硬度较高的材料或断续切削时，应选较小的副偏角；刀尖强度增大，散热面积增大，提高刀具耐用度。当切削塑性和韧性较大的材料时，应选较大的副偏角； 2）根据加工条件选取粗加工时，应选取较大的副偏角；精加工时，应选取较小的副偏角。将可降低残留物面积的高度，提高理论表面粗糙度值。 3）根据工艺系统刚性选取工艺系统刚性较好时，应选取较小的副偏角；副偏角太小会使刀具副后刀面与工件的摩擦，使刀具耐用度降低，另外引起加工中振动。当工艺系统刚度不足时，应选取较大的副偏角。评价与小结课后任务课后反思：课题切削三要素和切削层参数课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：了解切削三要素的内容，掌握计算方法和彼此关系过程与方法目标：通过视频，学生了解切削过程，并能对切削三要素的形成过程进行掌握。通过教师的演示、举例，学生能够掌握各自的计算方法。情感与价值观目标：培养学生对微观切削过程的兴趣教学重点切削三要素教学难点切削层参数教学媒体黑板、ppt、多媒体视频教学方法观察法、举例演示法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图导入其他教学活动其他教学活动切削三要素 αp、f、 Vc （1） 1.切削深度αp：已加工表面与待加工表面间垂直距离 2.进给量f：工件每旋转一周，车刀沿进给方向前进的距离 3.切削速度Vc：切屑相对刀具上某一点移动的速度 Vc∝n , Vc∝d Vc=∏dn/1000 例一 d=20 mm n=1500r/min 求Vc 解：Vc=∏dn/1000=3.14*20*1500/1000=94.2(m/min) 在实际加工中已知切削速度，然后求转速n的大小。例二、已知Vc=180 m/min d=30mm 求： n=? 解：由Vc=∏dn/1000 n=1000Vc/∏d=1000*180/(3.14*30)=1910r/min 说明：碳钢 f=0.18时 Vc=260-290m/min 切削层参数切削层：是指在切削过程中，由刀具在切削部分的一个单一动作（或指切削部分切过工件的一个单程，或指只产生一圈过渡表面的动作）所切除的工件材料层切削层。切削层参数：是指切削层的截面尺寸，它决定刀具所承受的负荷和切屑的尺寸大小，一般在基面内度量和观察切削层公称厚度hD：垂直于正在加工的表面（过渡表面）度量的切削层参数。（简称切削厚度）hD =f sinκr 切削层公称宽度bD ：平行于正在加工的表面（过渡表面）度量的切削层参数。（简称切削宽度）bD = ap /sinκr 切削层公称横截面积AD ：在切削层参数平面内度量的横截面积。（简称切削面积）AD=hD bD=ap f 上述公式中可看出：hD、bD均与主偏角有关，但切削层公称横截面积AD只与hD、bD或f、ap有关。评价与小结课后任务 - 练习：铝件由Ф30一刀车至Ф26 选取Vc=300m/min 求：n=? αp=？解：αp=（30-26）/2=2mm n=1000Vc/∏d=1000*300/(3.14*30)=3185 r/min 课后反思：课题刀具材料的基本要求课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：理解刀具材料应当具备哪些要求过程与方法目标：通过教师的举例、对比，学生理解较普通材料而言，刀具应当具备的特性。情感与价值观目标：对刀具的性能产生好奇与兴趣，为车间实训时爱护刀具打下情感基础。教学重点刀具应当具备的性能教学难点耐热性和导热性在刀具上体现教学媒体黑板、ppt 教学方法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图导入提问：在切削过程中，会产生哪些现象呢？回答：切削力、切削热、冲击和振动提问：刀具面对这些现象，应该具有怎样的性能呢？其他教学活动其他教学活动新课教学：刀具材料一般是指刀具切削部分的材料在切削过程中，刀具担负着切除工件上多余金属以形成已加工表面的任务。刀具的切削性能好坏，取决于刀具切削部分的材料、几何参数以及结构的合理性等。刀具材料对刀具寿命、加工生产效率、加工质量以及加工成本都有很大影响，因此必须合理选择。刀具材料的发展受着工件材料发展的促进和影响。刀具材料应具备的性能 1. 高的硬度和耐磨性 2. 足够的强度和韧性 3. 高的耐热性（热稳定性） 4. 良好的物理特性 5. 良好的工艺性 6. 经济性高的硬度和耐磨性：硬度是刀具材料应具备的基本特性。刀具要从工件上切下切屑，其硬度必须比工件材料的硬度大。切削金属所用刀具的切削刃的硬度，刀具材料常温硬度一般要求大于60HRC。耐磨性是材料抵抗磨损的能力。一般来说，刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。组织中硬质点（碳化物、氮化物等）的硬度越高，数量越多，颗粒越小，分布越均匀，则耐磨性越高。但刀具材料的耐磨性实际上不仅取决于它的硬度，而且也和它的化学成分、强度、显微组织及摩擦区的温度有关。足够的强度和韧性：为承受切削负荷、振动和冲击，刀具材料必须具备足够的强度和韧性。高的耐热性（热稳定性）：耐热性是衡量刀具材料切削性能的主要标志。它是指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的性能。刀具材料的高温硬度愈高，则刀具的切削性能愈好，允许的切削速度也愈高。除高温硬度外，刀具材料还应具有在高温下抗氧化的能力以及良好的抗粘结和抗扩散能力，即刀具材料应具有良好的化学稳定性。良好的物理特性：刀具材料应具备良好的导热性、大的热容量以及优良的热冲击性能。良好的工艺性能：为便于刀具制造，要求刀具材料具有良好的工艺性能，如锻造性能、热处理性能、高温塑性变形性能、磨削加工性能等等。经济性：经济性是刀具材料的重要指标之一。刀具材料的发展应结合本国资源。有的刀具（如超硬材料刀具）虽然单件成本很贵，但因其使用寿命很长，分摊到每个零件的成本不一定很高。因此在选用时要考虑经济效果。此外，在切削加工自动化和柔性制造系统中，也要求刀具的切削性能比较稳定和可靠，有一定的可预测性和高度的可靠性。评价与小结课后任务课后反思：课题刀具材料课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：掌握高速钢和硬质合金的分类及各自的优势过程与方法目标：通过观察表格，大家分组讨论，学生掌握各种刀具材料的分类。情感与价值观目标：培养学生对刀具的兴趣，为日后操作机床打下情感基础。教学重点硬质合金中合金元素的作用教学难点各种不同材料的应用场合教学媒体黑板、ppt、多媒体视频教学方法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图导入提问：在常规切削中，有哪些刀具种类？材料中添加了什么元素才能让刀具具有超凡的性能？其他教学活动其他教学活动一、常用刀具材料工具钢：包括碳素工具钢（如T10A、T12A）、合金工具钢（如9SiCr、CrWMn）高速钢硬质合：有钨钴类硬质合金、钨钛钴类硬质合金和钨钛钽（铌）类硬质合金。陶瓷超硬刀具材料：金刚石及立方氮化硼等。碳素工具钢和合金工具钢因耐热性低而常用于手工工具。陶瓷、金刚石及立方氮化硼目前仅用于超硬工件的加工。目前最常用的是高速钢和硬质合金。二、高速钢它是一种加入较多钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金钢。 1）高速钢的分类按用途可分为：通用高速钢和高性能高速钢。按制造工艺可分为：熔炼高速钢、粉末冶金高速钢和表面涂层高速钢。按基本化学成份可分为：钨系和钨钼系。 2）粉末冶金高速钢粉末冶金高速钢是用高压氩气或纯氮气雾化熔融的高速钢钢水而得到细小的高速钢粉末，然后再热压锻轧制成。三、硬质合金硬质合金是由高硬度和高熔点的金属碳化物（碳化钨WC、碳化钛TiC、碳化钽TaC、碳化铌NbC等）和金属粘结剂（Co、Mo、Ni等）用粉末冶金工艺制成。 1）硬质合金分类： P类，用于加工长切屑（塑性）黑色金属。相当我国YT类硬质合金； K类，用于加工短切屑（脆性）黑色金属、有色金属和非金属材料。相当于我国的YG类； M类，可加工长切屑和短切屑黑色金属和有色金属。相当于我国的YW类。 K类：钨钴类硬质合金代号为YG。这类合金是由WC和Co组成。 2）硬质合金的选用 YG类硬质合金主要用于加工铸铁、有色金属及非金属材料。 YT类硬质合金适于加工钢料。 YW类硬质合金则主要用于加工耐热钢、高锰钢、不锈钢等难加工材料。硬质合金中含钴量增多（WC、TiC含量减少）时，其抗弯强度和冲击韧度增高（硬度及耐热性降低），适合于粗加工。含钴量减少（WC、Tic含量增加）时，其硬度、耐磨性及耐热性增加（强度及韧性降低），适合于作精加工用。在加工含钛的不锈钢（如1Cr18Ni9Ti）和钛合金时，不宜采用YT类硬质合金。评价与小结课后任务课后反思：课题特殊刀具材料课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：理解四种特殊刀具材料的优缺点过程与方法目标：通过列表举例不同材料的性能，学生理解各自的优缺点情感与价值观目标：所有的刀具并非完美，希望学生明白实物的两面性教学重点刀具的优点及性能的排名次序教学难点造成刀具性能优势的原因教学媒体 ppt，黑板教学方法讲解教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图导入提问：除了常见的刀具，例如高速钢等刀具，还有什么其他的特殊刀具？他们的性能有怎样的特点？其他教学活动其他教学活动一、陶瓷刀具材料以氧化铝或以氮化硅为基体再添加少量金属，在高温下烧结而成的一种刀具材料。优点：硬度高，耐磨性、耐高温性能好，有良好的化学稳定性和抗氧化性，与金属的亲合力小、抗粘结和抗扩散能力强；缺点：脆性大、抗弯强度低，冲击韧性差，易崩刃，所以使用范围受到限制；可用于钢、铸铁类零件的车削、铣削加工。二、金刚石刀具材料碳的同素异形体，在高温、高压下由石墨转化而成，是目前人工制造出的最坚硬物质。优点：由于硬度极高，其显微硬度达到10000HV，耐磨性好，切削刃口锋利，刃部表面摩擦系数较小，不易产生粘结或积屑瘤。缺点：热稳定性差，切削温度超过700～800℃时，就会完全失去其硬度；强度低，脆性大，对振动敏感，只宜微量切削，与铁有强烈的化学亲合力，不能用于加工钢材。可用于加工硬质合金、陶瓷等硬度达65～70HRC的材料；也可用于加工高硬度的非金属材料，如玻璃等；还可加工有色金属，如铝硅合金材料以及复合难加工材料的精加工或超精加工。三、立方氮化硼立方氮化硼（CBN）是一种人工合成的新型刀具材料，它由六方氮化硼在高温、高压下加入催化剂转化而成。特点：它有很高的硬度（其显微硬度为8000～9000HV）及耐磨性，热稳定性好，化学惰性大，与铁系金属在1300℃时不易起化学反应，导热性好，摩擦系数低。可用于高温合金、冷硬铸铁、淬硬钢等难加工材料的加工。评价与小结课后任务课后反思：课题金属切削基本规律课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：理解金属切削所发生的过程及各种切屑形态形成的过程过程与方法目标：通过观察图片，分析各种切屑形态，掌握积屑瘤的特点情感与价值观目标：培养学生学会观察，比较和总结现象后的规律教学重点四种切屑形态及积屑瘤的特点和影响教学难点三个变形区的形成过程教学媒体 PPT，黑板教学方法举例法，头脑风暴法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图导入提问：金属材料在被切削时，内部有什么样的变化呢？其他教学活动其他教学活动金属切削过程的变形一、变形区的划分第Ⅰ变形区：即剪切变形区，从OA线开始发生塑性变形到OM线晶粒的剪切滑移基本完成，金属剪切滑移，成为切屑。第Ⅱ变形区：靠近前刀面处，切屑排出时受前刀面挤压与摩擦，产生纤维化。第Ⅲ变形区：已加工面受到后刀面挤压与摩擦，产生变形。二、两个摩擦区粘结区：高温高压使切屑底层软化，粘嵌在前刀面高低不平的凹坑中，形成长度为lfi的粘接区。切屑的粘接层与上层金属之间产生相对滑移，其间的摩擦属于内摩擦。滑动区：切屑在脱离前刀面之前，与前刀面只在一些突出点接触，切屑与前刀面之间的摩擦属于外摩擦。三、积屑瘤在切削速度不高而又能形成连续性切削的情况下，加工一般钢料或其它塑性材料时，常常在前刀面切削处粘着一块剖面有时呈三角状的硬块。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。这块冷焊在前刀面上的金属称为积屑瘤或刀瘤。四、积屑瘤积屑瘤是如何产生？积屑瘤对切削过程的影响？防止积屑瘤的办法？影响切削变形的主要因素？工件材料刀具角度切削用量切屑类型评价与小结课后任务课后反思：课题切削力课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：理解切削过程产生的力和各分力产生的影响过程与方法目标：通过画图逐个分解切削力，学生掌握个方向上产生的分力情感与价值观目标：学生使用多个途径去理解事物，养成多角度思考的习惯教学重点影响切削力的因素教学难点刀具产生的三个方向分力各自的作用教学媒体黑板，多媒体教学方法分析法，画图举例法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图导入提问：在切削过程中，又有铁屑产生，会有发热，会有变形，还会有振动，那么产生振动的原因是什么呢？其他教学活动其他教学活动金属切削时，刀具切除工件上的多余金属所需要的力，称为切削力。一、切削力的来源：克服工件材料弹性变形的力。克服工件材料塑性变形的力。克服刀—屑、刀—工接触面之间的摩擦力。二、切削合力及其分解作用在刀具上的切削合力Ｆ可分解为常用的相互垂直的三个分力： Fc（Fz）—主切削力或切削力，是切削合力在主运动方向上的投影，其方向垂直于基面。 Fc 是计算切削功率的主要力，也是设计机床零件和计算刀具强度的重要依据。 Fp（Ｆy）—背向力或切深抗力，它在基面内并与进给方向垂直。 Fp 使工件产生弯曲变形并可能引起振动。 Ff（Ｆx）—进给抗力或进给力，它在基面内并与进给方向平行。 Ff 是设计进给机构和计算进给功率的依据。三、影响切削力因素 1.切削用量背吃刀量ap和进给量ｆ：ａp和ｆ增加时，切削面积增加，切削力增加； ap增加时变形系数不变，切削力按正比关系增加；ｆ增加时变形系数减小，因此，切削力不按正比关系增加；ｆ对切削力的影响比ap的影响小。切削速度：切削速度对切削力的影响规律与对切屑变形的影响基本相同。切削塑性金属时，在积屑瘤区，由于积屑瘤现象使刀具实际前角增大，切屑变形减小，切削力减小。在无积屑瘤时，随υ的增加，切削力减小。切削脆性金属时，υ增加，切削力略有减小。 2.工件材料工件材料的强度、硬度越高，虽然切屑变形略有减小，但总的切削力还是增大的。工件材料的化学成分不同，如含碳量多少，是否含有合金元素等，切削力不同。热处理状态不同，切削力也不同。材料硬化指数不同，切削力也不同。如不锈钢硬化指数大，切削力大；铜、铝、铸铁及脆性材料硬化指数小，切削力就小。 3.刀具几何参数的影响前角：前角对切削力影响较大。当切削塑性金属时，切削力随前角增加而减小。加工脆性金属时前角对切削力影响不明显。主偏角：主偏角κr 对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著（ κr ↑— Fp↓，Ff↑）刃倾角：刃倾角λs对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著（ λs ↑—Fp↓，Ff↑）刀尖圆弧半径 rε ：对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著（ rε ↑ — Fp↑，Ff↓）；负倒棱对切削力的影响：在锋利的切削刃上磨出负倒棱，可以提高刃口强度，从而提高刀具使用寿命。负倒棱导致切削变形增加，切削力增大。 4.其他因素影响刀具材料：与工件材料之间的亲和性影响其间的摩擦，而影响切削力；通常按立方氮化硼，陶瓷，涂层硬质合金，高速钢的顺序切削力依次增大。切削液：有润滑作用，使切削力降低；后刀面磨损：使切削力增大，对吃刀抗力Fp的影响最为显著。评价与小结课后任务课后反思：课题切削热课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：了解切削热的产生和传出，理解切削温度在刀具上的分布情况，掌握影响切削温度的主要因素。过程与方法目标：通过观察各种图片，观看切削视频，学生归纳总结出切削温度在刀具上的分布情况。情感与价值观目标：培养学生学会观察，归纳总结的能力与习惯。教学重点影响切削温度的主要原因教学难点温度在刀具的分布情况教学媒体多媒体，黑板教学方法头脑风暴法，归纳总结法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图导入提问：在切削过程中，我们来看一下热成像过程，大家来看看有什么现象？其他教学活动其他教学活动一、切削热的来源及传出切削热来源：来源于三个变形区，即切屑的变形功和前、后刀面的摩擦功。切削热量Q：切削过程中消耗的功率98 ～99%转换为热能，Q＝FC υc 切削热的传散：切削热主要由切屑、工件、刀具以及周围介质传出。二、切削温度测定及分布什么是切削温度：指前刀面与切屑接触区内的平均温度。它由切削热的产生和传出的平衡条件所决定，产生的热越多，传出的热越慢，切削温度越高，反之，切削温度越低。切削温度的测量：自然热电偶法、人工热电偶法。三、影响切削温度的主要因素 1.切削用量：切削速度对切削温度影响最大，进给量f对切削温度的影响次之，背吃刀量ap对切削温度的影响最小。 2.刀具几何参数前角：前角对切削温度的影响主要是依据其对变形和摩擦的影响。前角增大，变形减小，切削温度降低。但当γ0大于18°～ 20°时，虽然变形小产生热量少，但散热条件恶化，故切削温度不但不降低，反而有可能升高。 3.主偏角：主偏角对切削温度的影响主要是依据其对切削刃工作长度和刀尖角变化的影响。当主偏角减小时， bD增加，而hD减小，同时刀尖角εr增大，总的散热条件改善，故切削温度减小。 4.工件材料工件材料对切削温度的影响取决于其强度、硬度、导热性等。合金钢强度高，比普通钢消耗功率大，而且导热系数小，散热性差，故切削温度高。切削脆性材料时由于形成崩碎切屑，变形与摩擦都小，故切削温度低。 5.切削液切削液热导率、比热容、流量越大，温度越低 6.刀具磨损刀具磨损较严重时，刀具刃口变钝，切屑变形增大，同时后刀面与工件之间摩擦增大，二者均使切削热增加，切削温度升高。刀具磨损是影响切削温度的主要因素。掌握了切削温度的变化规律，就可以控制刀具的磨损和已加工表面的质量。切削温度对工件、刀具和切削过程的影响高切削温度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评价与小结课后任务课后反思：课题刀具磨损课型理论课教学对象课时安排教学目标知识与技能目标：了解刀具磨损的形态，掌握刀具磨损的原因过程与方法目标：通过观察PPT中图片上刀具的磨损位置，学生掌握可能发生在刀具损伤的位置。情感与价值观目标：学生学会观察并会爱护使用刀具教学重点掌握刀具磨损的原因教学难点影响刀具寿命的原因教学媒体 Ppt，刀具实体教学方法举例法，图片展示法教学内容、过程与方法教学内容教师活动学生活动教学意图导入提问：大家看这些受伤的刀具，猜测一下它们被破坏的原因？其他教学活动其他教学活动刀具磨损：刀具在切削金属，切下切屑的同时，其本身也将发生钝化，而失去切削能力，称刀具的磨损。一、刀具磨损形式刀具的磨损可分为：正常磨损（刀具逐渐磨蚀）和非正常磨损（刀具随机破损）正常磨损呈现为三种形态：前刀面磨损、后刀面磨损、边界磨损或（前后刀面磨损）二、刀具磨损的主要原因刀

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