1、机械加工技术教案第、课时 绪论教学内容： 绪言 教学目的：了解课程的特点，掌握机械制造工艺学的研究对象。掌握生产过程和工艺过程的概念 教学重点：生产过程和工艺过程的概念 教学难点：生产过程和工艺过程的概念教学方法：分析法、讲授法、归纳法教学过程：绪论一、我国机械制造工业的现状和今后的任务：1.机械制造工业在国民经济中的地位：机械制造工业是国民经济的支柱产业 ；机械制造工业是社会财富的创造者举例：2.我国机械工业的成就和差距：我国机械工业的主要成就有：（1）增强了提供重大技术装备的能力。例：60万kw火力和30万kw水力发电设备，1000万t露天煤矿成套设备，300万t钢铁的成套设备，6000m
2、石油钻机及采油设备等。（2）积极开发高水平的新产品。大部分产品赶上或超过国际80年代水平，有的已达到国际先进水平。例：20-10FP500NC超重型数控龙门铣床、PJ-1喷漆机器人、SX041大规模集成电路光栅数显仪、可编程控制器等都达到国际先进水平。（3）增强了提高国防建设新装备的能力。例：我国机械工业虽然取得了很大的成绩，但与发达的工业国家相比，在生产能力、技术水平、管理水平和劳动生产率等方面还有很大的差距。3.今后我国机械工业的发展趋势：（略）二、机械加工工艺学的研究对象1.机械制造工艺学的研究对象：机械制造中的工艺问题。2.机械制造工艺学的课程性质：应用性技术学科。3.什么是机械制造工
3、艺？机械制造工艺是各种机械的制造方法和过程的总称。4.什么是应用性技术学科：深入了解实践的基础上，利用各种基础理论，解决面临的实际工艺问题。5.机械制造工艺学的形成：6.机械制造工艺学解决的问题：（1）如何保证和提高产品的质量。举例：从精度要求出发说明，Nm技术的应用。（2）提高劳动生产率的措施：利用新材料、新装备、新方法。举例：特种刀具材料、新型加工方法、综合专用设备（NC、MC、FMS、CIMS）新工艺、新材料：举例：无屑加工方法，新型材料（复合材料、纳米材料）管理机制。（3）降低经济成本，提高经济效益的措施7.机械制造工艺学的内容：（1）毛坯的制造取决于材料与形状。 冷加工 金属工艺学方
4、法（2）机械加工热加工 机械制造工艺学应用（3）热处理金属工艺学及热处理 材料及热处理 （4）装配三、学习课程的目的与要求1.要求：（1）掌握基本术语及涉及的内涵 （如工艺规程的内容、制订）。（2）学会分析、解决工艺问题的初步能力 工装的选择与设计，工艺规程的制订与实施（3）具有进一步学习的能力 2、目的：初步具有分析和解决工艺问题的能力四、课程的特点和学习方法1课程的特点： 实践性强； 涉及面广； 灵活性大。2学习方法：（1）多想办法、多下工厂、多加分析（2）善于运用综合知识（3）实事求是的工作、学习作风第一章 机械加工的概念（1课时）机械加工工艺规程的制订是机械制造工艺学的基本内容之一，具
5、备制订机械加工工艺规程的能力是本课程的主要任务，本章阐述机械加工过程的方法与步骤及解决的主要问题。第一节 基本概念一、生产过程与工艺过程(一)生产过程1.生产过程的概念：一系列劳动过程原材料 成品举例说明：日常烧菜 烧饭 饼干加工生产过程可以是指整台机器的制造过程，也可以指某一部件或整件的制造过程.一个工厂将进厂的原材料制成该厂的产品的过程即为该厂的生产过程，它又可分为若干个车间的生产过程.某个车间的成品可能是另一个车间的原材料。如毛坯车间的成品是金工车间的原材料，而金工车间的成品又成装配车间的原材料。2.生产过程的内容：制造任何一种产品(机器或零件)都有各自的生产过程，对于机器而言,生产过程
6、包括：(1)技术准备；(2)毛坯制造过程；(3)零件的机加工,热处理,其它表面处理；(4)产品的装配,调试,检验的油漆,包装等；(5)原材料的成品的运输与保管。 专业化/分工生产过程的类型 全能化/综合(二)工艺过程1.工艺过程的概念：(1)工艺过程的内容：就是制造产品的方法,工艺过程是生产过程的主要部分,指的是生产过程中由毛坯制造起到油漆的过程。包括：毛坯制造工艺 改变形状为主热处理工艺 改变性质机械加工工艺 改变尺寸装配工艺 改变位置、改变外观(2)工艺过程的定义：是改变生产对象的形状.尺寸.位置.性质及外观等.使成为成品或半成品的过程。2.机械加工工艺过程：(1)机械加工工艺过程的概念：
7、机械加工艺过程：是利用机械加工方法，直接改变毛坯的形状,尺寸和表面质量，使其成为成品、“合格零件” 的过程。(2)机械加工工艺过程的内容，简言之，包括：车工工艺钳工工艺铣工工艺磨工工艺 等综合,简称工艺过程 电加工艺七、教学后记：利用报刊杂志最新材料、向同学们宣传机械制造工业国民经济中的地位与作用、结合新的国际、国内形势、激发学生的专业热情和学习积极性。八、习 题：11：11、12、1-3第、课时 第一节 基本概念教学目的：掌握机械制工艺过程的概念及其组成。掌握生产纲领和生产类型的概念，了解不同生产类型的工艺特征教学重点：工艺过程的概念及其组成 , 生产类型的分类 教学难点：工序的划分 教学方
8、法：分析法、讲授法、归纳法教学时数： 2学时教学过程：机械制造工艺过程的组成（1课时）一、工序：指一个(或一组)工人，在一个工作地点(或一台机床上)，对同一个零件(或一组零件)进行加工所连续完成的那部分工艺过程，它是工艺过程的基本组成单元。划分工序的依据 “三同一连续”1.人：一个人或一组人2.地点：一个工作地或同一台机床 3.对象：同一个零件 4.连续完成（或连续作业）：是指工序内的工作需连续完成，不能插入其它工作内容或者阶段性加工。举例1： 固定轴工序的划分，表11 小批生产工艺顺序工序内容工作地工人1车外圆及螺纹车床车工2划线（划2M8中线钳工台钳工3铣扁平26成能铣床铣工4钻2M8螺孔
9、钻床钻床5攻2M8钳工虎钳钳工6热处理7磨外圆340.05磨床磨工表12 大批生产工艺顺序工艺内容工作地工人1车端外圆车床车工2车另一端外圆.切槽车床车工3车螺纹车床车工4钻.攻2M8螺孔组合机床钻工5热处理热处理热处理6磨外圆磨床磨工二、安装：工件在加工之前，在机床或夹具上先占据一正确位置(定位)，然后再予以夹紧的过程。 表1-1工序1的分析安装A：1）粗车34外圆，2）精车34外圆,3）车端面；安装B，用加工好的外圆表面装夹在三爪卡盘上。4）粗车M22的外圆；5）精车M22的外圆；6）车宽3 mm的沟槽7）车M22的端面；8）倒棱；9）车M22的螺纹。三、工步：指在一个工序中，当加工表面(
10、或装配时的联接表面)不变，加工(或装配)工具不变，切削用量中切削速度和进给量不变的情况下所连续完成的那部分工艺过程，简称“三不变一连续”。 加工表面不变一个工序中 加工刀具不变切削用量中V，F不变 但是： 多个相同加工要素，相同孔槽 复合工步 复合刀具（一把刀具） 不同刀具，同时加工 （多把刀具，组合加工） 如：铣扁平26时，作两把铣刀铣时即为复合工步。四、走刀：一个工步内，若被加工的表面需要切去的余量层很厚，余量一次切不完，需要分几次切削，则每进行一次切削就是一次走刀。上述零件在加工M22螺纹的外圆时，由于切深太大，分二次加工。 一次走刀一个工步 多次走刀五、工位： 为了完成一定的工序内容，
11、一次装夹工件后，工件(或装配单元)与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备固定部分所占据的每一个位置。若铣扁平26用单把铣刀，则在一次安装下，先铣一边后，将表面转180度加工另一边，即有两个工位，同样钻两个M8螺孔的底孔时，也是在一次安装下分别在两个工位上完成。回转夹具常见的形式： 回转工作台移动多工位夹具。生产纲领与生产类型（1课时）(一)生产纲领1生产纲领的概念：指企业在计划期内（通常为一年），根据市场需求和自身生产能力应当生产的产品数量和生产进度计划。通常又称年产量，也包括生产计划。2生产纲领的计算： (二)生产类型1生产类型的概念：生产类型：指企业（车间、工段、班组、工作地）生产专业化
12、程度的分类。一般可分为单件生产、成批生产和大量生产。(1)单件生产：指生产的产品品种多，每种产品仅制造一个或少数几个，而且很少再重复生产。(2)成批生产：指分批地生产相同的零件，生产成周期性重复。其中一次投入或产出同一产品的数量称批量。(3)大量生产：指产品的产量大、品种少，大多数工作地长期重复地进行某一零件的某一工序的加工。2生产类型的划分：按生产纲领、产品的大小和工艺特点划分如下： 表1- 生产类型的划分方法生产类型工作地点每月担负的工序数产 品 年 产 量重型零件重 量2000kg中型零件重 量=1002000kg轻型零件重量20401020110 1 10005000500003各种生
13、产类型的工艺特点： 各种生产类型的工艺特点如表所示：（见教材）(三)、生产组织形式：自动线生产 大批大量生产生产组织形式 流水线生产 成批生产机群式生产 单件小批生产实例分析：在成批生产条件下，加工如图所示的齿轮，毛坯为45钢模锻件，其加工内容如表1-3所述，试分析其工艺过程的组成。 齿轮加工工艺组成工序号工步号加工内容安装次数工位在立钻上钻19.2孔（20处）在同一立钻上 A面在同一立钻上倒角245调头，在同一立钻上倒角245在拉床上拉20在插床上插一键槽在插床上插另一键槽（夹具同转 120）在多刀车床上粗车外圆、台肩、端面B在普通车床上精在84-0.14在同一车床上精在端面B在滚齿机上滚齿
14、（1）V=25m/min ap=4.5mm f=1.0mm/r（2）v=35m/min ap=2.2mm f=0.5mm/r钳工台去毛刺检验教学后记：生产过程、工艺过程、机械制造工艺过程之间的区别与联系是这堂课的关键，在教学中必须把三者的概念讲清楚。工艺过程的组成是教学的难点，由于学生缺少经验，对工序、工步、工位等的划分感到抽象。习 题：12：14、15 第课时课题：工件定位基准教学目的：掌握基准的概念，掌握基准的类型。教学重点：基准的概念。 教学难点：基准的类型 教学方法：分析法、讲授法、归纳法教学时数： 1 学时。教学过程：第三节 工件定位基准（1课时）在制订零件加工工艺规程时，正确选择定
15、位基准对保证加工表面的尺寸精度和相互位置精度的要求以及合理安排加顺序都有重要的影响。一、基准的概念与分类1基准的概念：就是零件上用以确定其它点、线、面，的位置所依据的点、线、面。2分类： 设计基准：设计图样（零件图）上所采用的基准 定位基准 基准 工艺基准 （1)工序基准：在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准（2）定位基准：加工中用作定位的基准，分为定位粗基准和定位精基准、（3）测量基准：测量已加工表面时所依据的基准。 （4）装配基准：装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。 教学后记：掌握基准的概念，掌握基准的类型习 题：11：1-7第、课时课题：
16、第三节 机械加工的劳动生产率教学目的：掌握时间定额的概念，了解提高加工生产率的工艺措施，学会工艺过程的经济分析方法。教学重点：时间定额、工艺成本教学难点：工艺经济分析教学方法：分析法、讲授法、归纳法教学时数： 2 学时。教学过程：第三节 机械加工的劳动生产率一、 机械加工生产率分析劳动生产率是指工人在单位时间内制造的合格品数量，或者指制造单件产品所消耗的劳动时间。劳动生产率一般通过时间定额来衡量。 合格产品数量/单位时间劳动生产率消耗的劳动时间（工时）/单件产品(一)、时间定额1时间定额定义：时间定额是在一定的生产条件下制订出来的完成单件产品（如一个零件）或某项工作（如一个工序）所必须消耗的时
17、间。2制订时间定额的意义与作用（1）作用： 劳动生产率的衡量指标； 安排生产计划、计算生产成本的依据；扩建或新建厂的计算设备和工人数的依据（2）意义： 调动工人的劳动积极性，奖优罚赖，促进技术提高。 鼓励一部分、促进大部分、惩罚少部分3制定方法：计算法或类比法；实际测定和分析法；参考手册+修订法4时间定额的组成：（1）基本时间T基本：指直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置与表面质量等所耗费的时间。对机械加工来说，则为切除金属层所耗费的时间（包括刀具的切人和切出时间）又称机动时间，机加工时间。（2）辅助时间（T辅助）:指在每个工序中，为保证完成基本工艺工作所用于辅助动作而耗费的时间。主要有：装
18、卸工件； 开停机床； 改变v、f、,ap； 试切与测量操作时间（3）工作点服务时间：指工人在工作时为照管工作地点及保持正常工作状态所耗费的时间。主要有：调整：加工过程中的调整； 更换和刃磨刀具；润滑和擦拭机床；清除切屑等（4）休息和生理需要时间：指工人在工作时间内为恢复体力和满足生理需要所消耗的时间。（5）准备终结时间(T准终): 指当加工一批工件的开始和终了时，所做的准备工作和结束工作而耗费的时间。准备终结时间包括：熟悉工艺文件、领料和领取工装调整机床：拆卸和归还工装送交成品等 (二)提高机械加工生产率的工艺措施工艺技术1提高劳动生产率的途径： 产品设计生产组织与管理2缩短时间定额Tc，主要
19、是Tp,Ts,Te。(1) 缩短Tp1) n,f,apFQ-Y-，在保证质量的前提下采用2) L:多刀加工3) 多件加工 顺序多件加工 平行 平行顺序 (2)缩短Ta ：缩减辅助时间的方法主要是要实现机械化和自动化，或使辅助时间与基本时间重合。具体措施有：l）采用先进高效夹具，减少装卸工件的时间；2）采用多工位连续加工 3）采用主动检验或数字显示自动测量装置 ；4）采用两个相同夹具交替工作的方法 （3）缩减工作地点服务时间（4）缩减准备终结时间2、采用先进工艺方法（1） 先进毛坯制造方法：粉末冶金、蜡铸、压铸、压铸、精密锻等；（2） 少、无屑新工艺：滚、挤、扎；（3） 特种加工（4） 改进加工
20、方法：拉孔代替镗孔，精磨代替刮研。教学后记：掌握时间定额的概念，了解提高加工生产率的工艺措施，学会工艺过程的经济分析方法。习 题：14：18、19、110、1-11第8、9课时课题：第二章 金属切削的基本知识教学目的：在本章学习过程中，重点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。 教学重点：了解切削运动的概念与分类情况；掌握切削用量的三要素及其选择问题；了解切削层横截面的要素教学难点：掌握切削用量的三要素及其选择问题教学方法：分析法、讲授法、归纳法教学时数
21、： 2 学时。教学过程：第一节 切削运动和切削要素（1课时）在机床上用金属切削刀具切除工件上多余的金属 , 从而使工件的形状 、 尺寸精度及表面质量都符合预定要求的加工 , 称为金属切削加工。在金属切削过程中，刀具与工件必须有相对的运动，即 切削运动 , 它是由金属切削机床来完成的。 1 切削运动 ：车削时，工件旋转，它是切除金属的基本运动；车刀作平行于工件轴线的直线运动，保证了切削连续进行，在上述两个运动组成的切削运动的作用下形成了工件的外圆柱表面。 按运动在切削中所起作用不同分为：主运动和进给运动两种。 （1）主运动 使刀具与工件作相对运动并切入工件材料，将被切削层转变为切屑，是进行切削的
22、最基本的运动。它的速度最高，消耗功率 也最大 。主运 动可以由刀具完成也可以由工件完成，形式通常为旋转运动或直线运动 ，车削时的主运动是工件的旋转运动（2）进给运动 使新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。进给运动也由刀具或工件完成，其形式一般有直线、旋转或两者的合成运动,它可以是连续的或断续的，消耗功率比主运动要小得多。车削外圆时的进给运动是刀具的连续纵向直线运动（3）合成运动 合成切削运动是主运动和进给运动的合成。刀具切削刃上选定点相对于工件的瞬时合成运动方向，称为合成切削运动方向，其速度称为合成切削速度。2.加工表面 在切削过程中,工件上有三个不断变化着的表面待加工表
23、面：工件上有待切除的表面。已加工表面：工件上经刀具切削后产生的表面。加工表面：工件上由切削刃正在形成的那部分表面,它是待加工表面和己加工表面之间的过渡表面 3 .切削用量 切削用量是指切削过程中切削速度、进给量和 背吃刀量 的总称 (1) 切削速度 切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。 计算公式如下： 式中 切削速度 （ m/ min 或 m/s ） ； 待加工表面直径 (mm) ； 主运动件的旋转速度 （ r/min 或 r/s ）。 计算时，应以最大的切削速度为准，如车削时以待加工表面直径的数值进行计算，因为此处速度高，磨损快。 (2)进给量 工件或刀具每转一转或刀具往复一次 ,
24、刀具相对工件在进给运动方向上的位移 量，用 mm/r（行 程 ）表示 。对于 铣刀、绞刀 、拉刀等多齿刀具 ， 还规定每个刀齿的进给量 , 即每转或每行程中每齿相对工件在进给运动方向上的位移 ， 单位是 mm/z。若用进给速度 ，即单位时间内的进给量表示，则 或 式中 z 齿数。 、（3）背吃刀量 一般指工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离 , 车外圆时 ： 式中 dm - 己加工表面直径。 注意：选择切削用量的原则：首先尽量选择较大的背吃刀量；其次在工艺装备和技术条件允许的情况下选择较大的进给量；最后再根据刀具耐用度确定合理的切削速度。4 .切削层横截面要素 包括切削宽度（aw）、切削厚
25、度(ac)、切削面积(AC)三个要素。教学后记：在本章学习过程中，重点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。习 题：24：1、3、5第10、11课时课题：第二节 切削对加工表面的影响教学目的：掌握加工表面质量对零件使用性能的影响，掌握影响零件加工表面质量的主要工艺措施与途径。 教学重点：分析影响加工表面质量的因素及其提高和改善措施。教学难点：表面粗糙度、表面物理力学特性的影响因素；表面残余应力的产生原因、冷作硬化的概念及其影响因素、表面金相组织变化和磨削
26、烧伤的概念 教学方法：分析法、讲授法、归纳法教学时数： 2 学时。教学过程：第二节切削对加工表面的影响（1课时）一、零件加工后的表面层状态或完整性的表征。具体地说：包含两个方面的内容，一是表面的微观几何特征，二是表面的物理力学特性。1.微观几何特征：（1）表面粗糙度：指已加工表面的微观几何形状误差。 表面轮廓的算术平均偏差Ra表面粗糙度的三种形式： 微观不平均高度Rz 轮廓最大高度Ry（2)波度：介于宏观几何形状误差与表面粗糙度的之间的周期性几何形状误差。（3)加工纹理（4)划伤、人为破坏2表面物理力学特性（1）冷作硬化：指工件经机械加工后表面层的强度、硬度有提高的现象，也称为冷硬或强化。（2
27、)表面层的金相组织变化：（3）加工表面层的残余应力二、 影响表面粗糙度的物理因素1残余面积切削加工过程中，刀具相对于工件进给运动时，在被加工表面上残留的面积愈大，所获得表面将愈粗糙。单刃刀切削时，残留面积只与进给量f、刀尖圆弧半径r0及刀具的主偏角Kr、副偏角Kr有关。 2积屑瘤 在一定切削速度(中等)范围内，加工钢料、有色金属等塑性材料时，在切削刃附近的前刀面上会出现一块高硬度的金属，它包围着切削刃，且覆盖着部分前刀面。这块硬度很高的金属称作积屑瘤。积屑瘤的化学成分与工件材料相同，它的硬度约是工件材料的23.5倍，与刀具前刀面粘结牢固，能担负实际切削工作，时生时灭、时大时小。 （1）积屑瘤的
28、产生与成长：切削产生的切屑在沿前刀面流出的过程中，又进一步受到靠近刃口处前刀面的挤压和摩擦，切屑与前刀面间的温度和压力增加 ， 摩擦力也增加，于是使切屑底层流速减慢，这种现象称为滞流。产生积屑瘤的决定因素是切削温度。加工硬化和粘结是形成积屑瘤的必要条件。 （2）积屑瘤的脱落与消失 随着切削速度的增高，切削温度达到或超过500600 时，由于温度高，加工硬化消失，金属软化，材料强度降低，刀刃附近刀面上的硬块被切屑带走或粘附在加工表面上，这样积屑瘤便脱落和消失。因而引起积屑瘤脱落和消失的主要原因也是切削温度。积屑瘤的产生、长大和脱落是周期性的动态过程。 （3）积屑瘤的作用 积屑瘤对切削加工有利的一
29、面是保护刀刃刃口，增大实际工作前角。不利的一面是造成过切，加剧了前刀面的磨损，造成切削力的波动,影响加工精度和表面粗糙度。因此可以认为，积屑瘤对粗加工是有利的，对于精加工则相反。 （4）减小或避免积屑瘤的措施 通过热处理降低材料的塑性,提高硬度,减少滞流层的产生 。 控制切削速度，以控制切削温度。 低速切削时 （U =1O m/mi n 以下 ），摩擦小，切削温度较低,切屑底层塑性状态变化不大，一般不会产生积屑瘤，高速切削时 （ U =10O m/mi n 以上 ），切削温度较高，切屑底层金属软化，抗剪切能力下降，也不易产生积屑瘤，中速切削时（ U =203O m/mi n ），切削温度在 3
30、00400 ，这时摩擦最大，最易形成积屑瘤，故精加工时的切削速度要避开中速范围。 采用大前角刀具切削，以减小刀具与切屑接触的压力。 其它措施，诸如减小进给量，减小前刀面的粗糙度值，合理使用切削液等。 3振动波纹：机械加工中的振动类型： 自由振动：在初始干扰力作用下使系统平衡破坏而产生的仅靠系统弹性恢复力维持的振动。由于在振动过程中无能量输入，因存在阻尼而衰减机械振动 强迫振动：在外界周期性干扰力作用下，系统受迫产生的振动。 自激振动：工艺系统在切削加工过程中，由本身的调节环节把外界固定的能量转变为维持振动的交变力，从而引起持续的周期性振动。4.减低表面粗糙度的工艺措施(1)减少切削力引起的塑性
31、变形，避免积屑瘤和鳞刺合理选择切速。(2)改善切削性能（材料）金相组织变化热处理5.正确选用切削液三、表层材质变化：（1课时）1.加工硬化 1）、冷作硬化：机械加工过程中，由于切削力的作用，使被加工表面产生强烈的塑性变形，加工表面层晶格间剪切滑移，晶格严重扭曲、拉长、纤维化以及破碎，造成加工层强度和硬度增加。 2）、影响冷作硬化的因素 （1）切削用量 a、切削速度的影响 低速切削，避开了积屑瘤区切削塑性材料时，随切削速度的增加，塑性变形减少，热作用时间又较长，有利于冷硬的回复，所以冷硬的程度和深度逐渐降低。当切削速度超过 100mmin以上时，冷硬又逐渐增加。这是因为高速切削时虽然塑性变形稍有
32、减少，但热作用时间也减少了，冷硬的回复显著减弱，综合起来，冷硬又有所增加。b、进给量的影响 fHV fHV(2)刀具影响： r后刀面磨损等挤压和磨擦HV(3)工件材质：塑性变形HV2、 表面残余应力 1）、残余应力的产生：切削过程中金属材料的表层组织发生形状变化和组织变化时，在表层金属与基体材料交界处将会产生相互平衡的弹性应力。 2）、表面残余应力的作用：表面存在残余压应力(-)疲劳强度、耐磨性，表面存在残余拉应力(+)疲劳强度、耐磨性；表面残余应力疲劳强度极限裂纹疲劳强度、耐磨性。3）、 产生残余应力的几个因素（1） 冷塑性变形：F切削力塑变晶格粒长和扭曲P(密度) V表层压应力(-)，基体
33、层拉应力(+)（2） 热塑性变形：QV热塑性变形表层为拉应力(+)，基体层压应力(-)（3） 金相组织变化教学后记：本章主要分析影响加工表面质量的因素，重在因果关系的定性分析，着重理解概念和应用。习 题：24、28、29第12、13课时：课 题：第三节 切削力教学目的： 金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形成为切屑所需要的力称为切削力。研究切削力对刀具、机床、夹具的设计和使用都具有很重要的意义。教学重点：掌握切削力概念、计算及其影响因素 教学难点：掌握切削力概念、计算及其影响因素教学方法：分析法、讲授法、归纳法教学时数： 2 学时教学过程：第三节 切削力一、切削力的产生和分解1、切削
34、力的产生来源（1）切屑形成过程中弹性变形及塑性变形产生的抗力；（2）是刀具与切屑及工件表面之间的摩擦阻力。2、切削力的分解Fc切削力（主切削力或切向分力，以前用Fz表示）。它切于加工表面，并与基面垂直。Fc用于计算刀具强度，设计机床零件，确定机床功率等。Fp背向力（切深分力或径向分力，以前用Fy表示）。它处于基面内并垂直于进给方向。Fp用于计算与加工精度有关的工件挠度和刀具、机床零件的强度等。它也是使工件在切削过程中产生振动的主要作用力。Ff进给力（轴向分力或走刀分力，以前用Fx表示）。它处于基面内与进给方向相同。Ff用于计算进给功率和设计机床进给机构等。切削合力与分力的关系如下列公式所示：式
35、中FD作用于基面Pr内的合力。二、切削力与切削功率的计算目前生产实际中采用的计算公式都是通过大量的试验和数据处理而得到的经验公式。这些经验公式主要有两种形式：指数切削力形式和切削层单位面积中各种系数和指数都可以在切削用量手册中查到。三、 影响切削力的因素1.工件材料的影响（1）工件材料的物理力学性能、加工硬化程度、化学成分、热处理状态以及切削前的加工状态都对切削力的大小产生影响。（2）工件材料的强度、硬度、冲击韧度、塑性和加工硬化程度愈大，则切削力愈大。（3）工件材料的化学成分、热处理状态等因素都直接影响其物理力学性能，因而也影响切削力。2.刀具几何参数的影响（1）前角对切削力的影响加工塑性材
36、料时，前角0增大，变形系数h减小，因此切削力降低；加工脆性材料（加铸铁、青铜）时，由于切屑变形很小，所以前角对切削力的影响不显著。（2）主偏角对切削力的影响主偏角kr对切削力Fc的影响较小，影响程度不超过10%。主偏角kr在6075之间时，切削力Fc最小。主偏角kr对背向力Fp和进给力Ff的影响较大。； 式中：FD-切削合力F在基面内的分力。可见Fp随kr的增大而减小，Ff则随kr的增大而增大。（3）刀尖圆弧半径对切削力的影响刀尖圆弧半径re增大，使切削刃曲线部分的长度和切削宽度增大，但切削厚度减薄，各点的kr减小。所以re增大相当于kr减小时对切削力的影响。（4）刃倾角对切削力影响刃倾角s在
37、很大范围（-40+40）内变化时对切削力Fc没有什么影响。刃倾角s对Fp和Ff影响较大，随着s的增大，Fp减小，而Ff增大。3.切削用量的影响（1）背吃刀量对切削力的影响背吃刀量ap增大，切削力成正比增加，背向力和进给力近似成正比增加。（2）进给量对切削力的影响进给量f增大，切削力也增大，但切削力的增大与f不成正比。（3）切削速度对切削力的影响4.切削液的影响切削液具有润滑作用，使切削力降低。切削液的润滑作用愈好，切削力的降低愈显著。刀具后刀面磨损带中间部分的平均宽度以VB表示。磨损面上后角为0。VB愈大，磨擦愈强烈，因此切削力也愈大。VB对背向力Fp的影响最为显著。教学后记：掌握切削力概念、
38、及其影响因素习 题：24：2-10、2-11、2-12第14、15课时：课 题：第四节 切削热教学目的： 切削热是切削过程中的重要物理现象之一。切削温度影响工件材料的性能、前刀面上的摩擦系数和切削力的大小；影响刀具磨损和刀具使用寿命；影响积屑瘤的产生和加工表面质量；也影响工艺系统的热变形和加工精度。教学重点：掌握切削热产生及相关概念、切削温度分布及影响因素。教学难点：掌握切削热产生及相关概念、切削温度分布及影响因素。教学方法：分析法、讲授法、归纳法教学时数： 2 学时教学过程：第四节 切削热一、 切削热的产生和传出1.切削热的产生剪切区、切屑与前刀面的接触区、后刀面与切削表面的接触区的切屑变形
39、功和前后刀面的摩擦功产生切削热。 2.切削热的传出切削热是通过切屑工件刀具和周围介质向外传出的。切削温度是由切削热的产生与传出的平衡条件所决定的。产生的切削热愈多，传出的愈慢，切削温度愈高。凡是增大切削力和切削功率的因素都会使切削温度上升。而有利于切削热传出的因素都会降低切削温度。例如，提高工件材料和刀具材料的热导率或充分浇注切削液，都会使切削温度下降。二、切削温度的分布1剪切区内，沿剪切面方向上各点温度几乎相同，而在垂直于剪切面方向上的温度梯度很大。由此可以推想在剪切面上各点的应力和应变的变化不大，而且剪切区内的剪切滑移变形很强烈，产生的热量十分集中。2.前刀面和后刀面上的最高温度点都不在切
40、削刃上，而是在离切削刃有一定距离的地方。这是摩擦热沿前、后刀面逐渐增加的缘故。3在靠近前刀面的切屑底层上，温度梯度很大，这说明前刀面上的摩擦热集中在切屑底层，对切屑底层金属的剪切强度会有很大的影响。因此，切削温度上升会使前刀面上的摩擦系数下降。4刀面的接触长度较小，因此工件加工表面上温度的升降是在极短的时间内完成的。刀具通过时加工表面受到一次热冲击。三、 影响切削温度的主要因素1.切削用量的影响（1）切削速度vc对切削温度的影响最大，其指数在0.30.5之间。但随着进给量f的增大，切削速度vc对切削温度的影响程度减小。（2）进给量f对切削温度的影响比切削速度vc小，其指数在0.150.3之间。
41、（3）背吃刀量ap对切削温度的影响很小，其指数在0.050.1之间。2.刀具几何参数的影响（1）前角的影响前角0增大，使切屑变形程度减小，产生的切削热减少，因而切削温度下降。但前角大于1820时，对切削温度的影响减小。（2）主偏角的影响主偏角kr减小，使切削宽度bD增大，散热面积增加，切削温度下降。（3）负倒棱及刀尖圆弧半径的影响负倒棱及刀尖圆弧半径的增大，使切屑变形程度增大产生的切削热增加，但同时也使散热条件改善，两者趋于平衡。因而负倒棱和刀尖圆弧半径对切削温度影响很小。3.工件材料的影响（1）工件材料的强度、硬度等各项力学性能提高时，产生的切削热增多，切削温度升高；（2）工件材料的热导率愈大，通过切屑和工件传出的热量愈多，切削温度下降愈快。4.刀具磨损的影响刀具后刀面磨损量增大，切削温度升高；磨损量达到一定值后，对切削温度的影响加剧；切削速度愈高，刀具磨损对切削温度的影响就愈显著。5.切削液的影响浇注切削液对降低切削温度、减少刀具磨损和提高已加工表面质量有明显的效果。切削液的热导率、比热容和流量愈大，切削温度愈低。切削液本身温度愈低，其冷却效果愈显著。教学后记：切削热是切削过程中的重要物理现象之一。切削温度影响工件材料的性能、前刀面上的摩擦系数和
