车工工艺与技能训练教案(项目1).doc

车工工艺与技能训练

教 案

广汉职业中专学校 刘燕飞

2014年9月

教学课题： 绪论、车床
教学目的： 了解车工工艺 、车床的各部分作用

教学重点、难点： 车床的传动系统

教学课时：2学时

授课方法： 讲授法 、观察法

教学参考书及教具（含电教设备）： 教学课件

教学内容

一、绪 论
复杂的机器有很多零件装配而成。不同的零件要有不同工种的工人加工而成。有精密铸造或冷挤压（无屑加工），但绝大多数零件离不开金属切削加工，车削加工就是其中一种。

1、车削加工
就是在车床上，利用工件的旋转运动和刀具的直线运动来改变毛坯的形状和尺寸，把它加工成符合图纸的要求。
2、内容：

二、车 床
1、车床的各部分作用
2、车床的传动系统

布置作业：1、简述车削加工的工作内容
2、简述车床的各部分作用

教学课题： 车削运动和切削用量
教学目的： 掌握车削运动和切削用量基本概念

教学重点、难点： 概念的理解及计算

教学课时：2学时

授课方法： 讲授法

教学参考书及教具（含电教设备）： 教学课件

教学内容：

§1.2 车削和切削用量的基本概念

一、车削的基本概念
1. 车削运动
主运动：工件的旋转运动，
进给运动：车刀的直线运动主运动——机床的主要运动，消耗主动力。车削时的旋转运动。
进给运动——去除多余材料的运动，刀具的运动。

2. 工件上形成的表面
（1）已加工表面 工件上刀具切削后产生的表面
（2）过渡表面 工件上由切削刃形成的那部分表面
（3）待加工表面 工件上有待去除的表面

二、切削用量的基本概念
1.切削深度（αp）
工件上已加工表面与待加工表面的垂直距离，也就是车刀进给时切入工件的深度（单位：mm）
公式： ap=dw-dm/2
dw待加工表面直径
dm已加工表面直径
（单位：mm）

2.进给量（ƒ）
工件旋转一周，车刀沿进给方向移动的距离。他是衡量进给运动大小的参数。（单位：mm/r）
纵向进给——沿车床床身导轨方向
横向进给——垂直于车床床身导轨方向

3. 切削速度（vc）
在进行切削加工时，刀具切削刃上某一点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度，（车刀在一分钟内车削工件表面的理论展开直线长度。）假设切屑没变形或收缩
公式： vc= πdn/1000
或vc=dn/318
d——工件直径,mm
n——主轴转速，r/mm
vc——切削速度，m/min
例：车削直径d=60mm的工件外圆，车床主轴转速n=600r/min.求切削速度vc。（113m/min）注：应取符合机床铭牌上

布置作业：教材P33 3题 4题

教学课题：车刀 及其刃磨

教学目的： 1、掌握车刀切削部分的几何角度
2、掌握车刀的用途

教学重点、难点： 车刀的角度及选择

教学课时：2学时

授课方法： 讲授法 、观察法

教学参考书及教具（含电教设备）： 机械课件

教学内容：
§ 1.2 车刀及其刃磨

1. 车刀的种类

2.车刀的用途（见绪论图）
（1） 90˚车刀（偏刀） 车外圆、阶台和端面
（2） 45˚车刀（弯头车刀） 车外圆、端面和到角
（3） 切断刀 用来切断工件或在工件上切槽
（4） 内孔车刀 用来车削工件的内孔
（5） 圆头刀 用来车削圆弧面或成形面
（6） 螺纹车刀 用来车削螺纹
4. 硬质合金可转位（不重磨车刀）
近年来在国内外大力发展和广泛应用的先进刀具之一。刀片用机械夹固方式装夹在刀杆上。当一个刀刃磨钝后，只需将刀片转过一个角度，即可继续切削，从而大大缩短了换刀和磨刀的时间，并提高了刀杆的利用率。（形状多样）

二、车刀的角度及其初步选择
1.车刀的组成

（1） 前刀面 刀具上切屑流过的表面。
（2） 后刀面 分主后刀面和副后刀面。与过渡表面相对的刀面称主后刀面；与已加工表面相对的刀面叫副后刀面
（3） 主切削刃 前刀面和主后刀面的相交部位，担负主要切削工作。
（4） 副切削刃 前刀面和副后刀面的相交部位，配合主切削刃完成少量的切削工作。
（5） 刀尖 主切削刃和副切削刃的联结部位。为了提高刀具强度将刀尖磨成圆弧型或直线型过渡刃。一般硬质合金刀尖圆弧半径rε=0.5~1mm。
（6） 修光刃 副切削刃近刀尖处一小段平直的切削刃。须与进给方向平行，且大于进给量。

2.确定车刀角度的辅助平面

（1） 切削平面 通过切削刃上某选定点，切于工件过渡表面的平面。
（2） 基面 通过切削刃上某选定点，垂直于该点切削速度方向的平面。
（3） 截面 通过切削刃上某选定点，同时垂直于切削平面和基面的平面
3.车刀的角度的主要作用
车刀切削部分共有6个角度：前角（γо）、主后角(αо)、副后角(αо′)、主偏角(κr)、副偏角(κr′)和刃倾角(λs)。以及两个派生角度：契角（βo）和刀尖角(εr)。
在截面内测量的角度：
（1）前角（γо） 前刀面和基面的夹角。影响刃口的锋利和强度，切削变形和切削力。大，锋利、减少切削变形、切削省力，切屑顺利排出。负（小），增加切削刃强度，耐冲击。
（2）后角(αо) 后刀面和切削平面的夹角。在主截面内的是主后角（αо），在副截面内的是副后角(αо′)。主要减少车刀后刀面与工件的摩擦。
规定：与相应的平面夹角小于90度时为正，反之为负
在基面内测量的角度有：
（3）主偏角(κr) 主切削刃在基面上的投影与进给运动方向间的夹角。改变主切削刃和刀头的受力和散热。
（4）副偏角(κr′) 副切削刃在基面上的投影与背离进给运动方向间的夹角。减少副切削刃与工件已加工表面的摩擦。
在切削平面内测量的角度：
（5）刃倾角(λs) 主切削刃与基面的夹角。控制排屑方向，负值时，增加刀头强度和保护刀尖。

派生角：
（6）契角（βo） 在主截面内前刀面和后刀面的夹角。
βo=90˚-（γо+αо）
（7）刀尖角(εr) 主切削刃和副切削刃在基面的投影间的夹角。
εr=180˚-（κr+κr′）
4.车刀角度的初步选择
（1） 前角（γо）
A. 工件材料软，塑性材料，前角大；工件材料硬，脆性材料，前角小。
B. 粗加工，前角小；精加工，前角大。
C. 车刀材料的强度、韧性较差，前角小；反之，前角大。
（2） 后角(αо)
A. 粗加工，前角小；精加工，前角大。
B. 工件材料软，前角大；工件材料硬，前角小。
副后角与主后角一般情况下相等。
（3） 主偏角(κr)
加工阶台轴时，等于或大于90度；中间切入时45度到60度
（4） 副偏角(κr′)
一般采用6到8度，中间切入时取45度到60度。
（5） 刃倾角(λs)
一般车削时为0度；粗车时为负；精车时为正。
三、常用车刀的材料
1.必须具备的基本性能：
（1） 硬度
（2） 耐磨性
（3） 强度和韧性
（4） 耐热性
（5） 工艺性
2.常用材料
（1） 高速钢 w18cr4v(18-4-1) w6mo5cr4v2(6-5-4-2)
（2） 硬质合金：
K类（钨钴类） 碳化钨（wc）和钴
YG3，YG8，YG6
P类（钨钛钴类） 碳化钨（wc）、碳化钛（TiC）和钴
YT5，YT15，YT30
M类 [钨钛钽（铌）钴类] P类加TaC或NbC而成。
布置作业：教材P33 5题
教学课题： 切削过程及其控制
教学目的： 了解金属切削过程，正确刃磨车刀和合理使用车刀
了解切削液的用途

教学重点、难点：金属切削过程分析、切削液的选择

授课方法：讲授法

教学参考书及教具（含电教设备）：

教学内容 ：

一、 切削的形成
（1） 切削过程：
切削时，在刀具的切削刃的切割和前刀角的推挤作用下，使被切削的金属层产生变形，剪切滑移而变成切屑。
（2） 切屑的类型
① 带状切屑：车削加工塑性金属时因切屑厚度太小、切屑速度高、前角大（不利于加工、容易发生事故）。
② 挤裂切屑：切削速度低、切削厚度大、前角小（粗车）。
③ 崩碎切屑：切削脆性金属时，材料塑性小。
二、 切屑收缩
在切削过程中，被切金属层经过滑移变形出现的长度缩短、厚度增加的现象。
ε=LC/LCh=ach/ac>1
LC ac——切削层
LCh ach——切屑
三、 积屑瘤
用中等切削速度切削钢料或其他塑性金属，有时在车刀前刀面上近切削刃处牢固地粘着一小块金属。
1、形成
由于摩擦，切削和前刀面之间产生很大的压力和很高的温度；当温度和压力条件适当时，产生大的摩擦力。当摩擦力大于切削内部的结合力时，切屑底层的一部分金属就“冷焊”在前刀面上近切削刃处。
2、对加工的影响
① 保护刀具：硬度为工件材料的2~3倍，代替切削刃（刀尖）切削，保护切削刃和前刀面，减少了刀具的磨损。
② 增大实际前角：增大至30°~35°，因而减少切削的变形。降低了切削力、
③ 影响工件表面质量和尺寸精度
积屑瘤不稳定.时大时小，一部分被切屑带走，一部分嵌入工件已加工表面，使工件表面形成硬点和毛刺，表面粗糙度大。当积屑瘤增大到切削刃之外时，改变切削深度，影响尺寸精度。
3．切削速度对积屑瘤的影响
切削速度低速 不产生
切削速度中速 最易产生
切削速度高速 不产生
因此精加工时，应用高速避免产生积屑瘤。
四、 加工硬化
由于切削刃不是绝对锋利的，因此工件表面一层很薄的金属切除不了，产生变形。另一方面，加工表面的弹性复厚，并与后刀面产生摩擦，使表面硬度提高。
会使下道工序的刀具加快磨损，甚至难以切削；因此，应尽量减少刃口圆弧半径。
五、切削力
切削加工时，工件材料抵抗刀具切削所产生的阻力。
分解：
六、 削热和温度
1、 来源和传散
来源：变形与摩擦消耗的功转化为热能。
传散：工件、刀具、切削（主要）周围介质
2、 影响切削温度的因素
① 刀具角度：前角对切削温度影响较明显↑，切削温度↓；主偏角大，切削温度↑。
② 切削用量：
③ 工件材料：强度和硬度高，温度小。
3、 影响切削力的因素
① 刀具方面
前角 大 切削力 小
主偏角 大 切削力 Fy小Fx大
刃倾角 改变合力Fr及合力Fxy的方向
刃倾角为正 切削力为负 Fy大 Fx小
刀尖圆弧半径 0.25-1时Fy增大
② 切削用量方面
切削深度和进给量 F不变ap大一倍Fz大一倍
ap不变F大一倍Fz大70%-80%
切削速度 大 切削力 小
4、 计算
① 主切削力近似公式
铸铁 Fz≈1000*ap*f(N)
钢料 Fz≈2000*ap*f(N)

② 切削功率计算
Pm=Fz*Vc/60*1000(kw)
检验机床与选取电动机功率时
Pm≤PE*η
PE电动机功率 η传动效率=0.75-0.85
二、切削液的作用
1. 冷却
2. 润滑
3. 清洗
二、分类
1. 乳化液 乳化油加15-20倍水稀释而成
2. 切削油 矿物油，少数采用植物油和动物油
三、选用
1. 根据加工性质
（1） 粗加工，乳化液。
（2） 精加工，极压切削油或高浓度的极压乳化液。
（3） 孔加工，黏度小的极压乳化液和极压切削油。
2. 根据工件材料
（1） 钢件粗加工，乳化液。精加工，极压切削油。
（2） 脆性金属，可用黏度小的煤油7%—10%的乳化液，一般不加。
（3） 有色金属，煤油和黏度小的切削油，镁合金用压缩空气
3. 根据刀具材料
（1） 高速钢 粗加工，极压乳化液。精加工，极压乳化液和极压切削油。
（2） 硬质合金 一般不加，也可用切削液（乳化液）
布置作业：教材 P33 6题、7题、8题