金屬刀具教案1-1

1、 教師備課教案（首頁）學(xué) 科金屬刀具授 課內(nèi) 容 第一章 刀具材料 第1節(jié) 刀具材料應(yīng)具備的性能授課時數(shù)課 型講 授教 具教材授課班級與時間教學(xué)目的1、 了解刀具的特點、性能、要求2、 切削金屬材料的過程、切削用量的選擇教學(xué)重點與難點重點：1、刀具材料的要求2、刀具材料的性能、種類、牌號難點：1、了解相關(guān)的組成，定義，名詞內(nèi)容 2、加工切削對象，材料的力學(xué)性能分析提問設(shè)計1、 刀具材料應(yīng)具備哪些性能？2、 碳素鋼結(jié)構(gòu)適合制造何種刀具？為什么？作業(yè)布置練習(xí)題目P9、 1、2、3、4、5、6、7、8、題預(yù)習(xí)內(nèi)容P10 第二章 金屬切削的基本知識學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)知識與技能基礎(chǔ)通過學(xué)習(xí)，了解刀具材料的組成

2、，性能特點及使用場合，分析相關(guān)名詞定義等知識班級學(xué)風(fēng)狀況學(xué)習(xí)積極認(rèn)真，風(fēng)氣良好 教師備課教案（續(xù)頁） NO 1 （章） 1 （節(jié)） 1 （頁）學(xué)與教（知識與技能）的過程設(shè)計相關(guān)學(xué)科知識延伸與德育滲透 第一章 刀具材料 【教學(xué)組織】 同學(xué)們學(xué)習(xí)了機(jī)械加工的基本理論知識對機(jī)械加工有了一定的認(rèn)識，那么你們了解刀具及刀具材料？，車削加工就是使用各種機(jī)器設(shè)備的方法、包括使用刀具，（金屬材料）進(jìn)行改變其形狀大小，尺寸要求的一種特殊加工手段的過程，我們就了解一下刀具及刀具材料吧?！窘虒W(xué)過程】 復(fù)習(xí) ；學(xué)習(xí)了大量的機(jī)械加工的課程如機(jī)械制圖公差.金屬材料機(jī)械基礎(chǔ)等課程，學(xué)習(xí)它們?yōu)榱耸裁矗?引入；為了機(jī)械加工制造

3、零件，制造過程中我們就要使用刀具、學(xué)習(xí)金屬切削的原理及刀具、就是為了加工制造零件、下面我們就介紹一下這門課程吧?！拘抡n教學(xué)】 第1節(jié) 刀具材料應(yīng)具備性能刀具就是在車床上使工件的旋轉(zhuǎn)運動和直線進(jìn)給運動配合來切除工件上多余的材料，達(dá)到圖樣設(shè)計要求的一種加工所使用的一種特殊材料。刀具材料應(yīng)具備的性能： 1、高的硬度和耐磨性 2、足夠的強(qiáng)度和韌性 3、高的耐熱性 4、良好的物理特性 5、良好的工藝性、經(jīng)濟(jì)性高的硬度和耐磨性：硬度是刀具材料應(yīng)具備的基本特性。刀具要從工件上切下切屑，其硬度必須比工件材料的硬度大。切削金屬所用刀具的切削刃的硬度，刀具材料常溫硬度一般要求大于60HRC。耐磨性是材料抵抗磨損的

4、能力。一般來說，刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。組織中硬質(zhì)點（碳化物、氮化物等）的硬度越高，數(shù)量越多，顆粒越小，分布越均勻，則耐磨性越高。足夠的強(qiáng)度和韌性：為承受切削負(fù)荷、振動和沖擊，刀具材料必須具備足夠的強(qiáng)度和韌性。高的耐熱性（熱穩(wěn)定性）：耐熱性是衡量刀具材料切削性能的主要標(biāo)志。它是指刀具材料在高溫下保持硬度、耐磨性、強(qiáng)度和韌性的性能。刀具材料的高溫硬度愈高，則刀具的切削性能愈好，允許的切削速度也愈高。 良好的物理特性：刀具材料應(yīng)具備良好的導(dǎo)熱性、大的熱容量以及優(yōu)良的熱沖擊性能。 教師備課教案（續(xù)頁） NO 1 （章） 1 （節(jié)） 2 （頁）學(xué)與教（知識與技能）的過程設(shè)計相關(guān)學(xué)科知識延伸與

5、德育滲透 良好的工藝性能：為便于刀具制造，要求刀具材料具有良好的工藝性能，如鍛造性能、熱處理性能、高溫塑性變形性能、磨削加工性能等等。經(jīng)濟(jì)性：經(jīng)濟(jì)性是刀具材料的重要指標(biāo)之一。刀具材料的發(fā)展應(yīng)結(jié)合成本的考慮。 第2節(jié) 碳素工具鋼及合金工具鋼 1、碳素工具鋼：碳素工具鋼（如T10A、T12A）、由于碳素工具鋼在切削溫度高于250300ºC時馬氏體分解，所以硬度降低。故碳素工具鋼只適用于制造手工用和切削速度很低的刀具，如：銼刀、手用鋸條、絲錐和板牙等。 2、合金工具鋼：合金工具鋼（如9SiCr、CrWMn）高速鋼、由于加入Mn、Cr合金元素提高了鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性細(xì)化晶粒。合金工具鋼的

6、熱硬性可達(dá)325400ºC允許切削速度1015m/min性能比碳素工具鋼高。 第3節(jié) 高速鋼 它是一種加入較多鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金鋼。熱處理后硬度可達(dá)6266HRC，抗彎強(qiáng)度約3.3GPa，有較高的熱穩(wěn)定性 、耐磨性 、耐熱性。切削溫度在500650°C時仍能進(jìn)行切削。由于熱處理變形小、能鍛易磨，所以特別適合于制造結(jié)構(gòu)和刃型復(fù)雜的刀具，如成形車刀、銑刀、鉆頭、切齒刀、螺紋刀具和拉刀等。一、通用型高速鋼：這類高速鋼含碳量為0.70.9，合金元素主要成分有W、Mo、Gr、V等。主要牌號：1、鎢系高速鋼：W18Cr4V（1841）由于鎢價高，熱塑性差，碳化物分布不均勻

7、等原因，目前國內(nèi)外已很少采用。2、鎢鉬系高速鋼 ：它是鎢鋼中部分鎢用鉬取代而獲得的一種高速鋼。典型牌號W6Mo5Cr4V2（6542），簡稱M2鋼。強(qiáng)度、韌性、熱塑性好，但熱處理時易脫炭、氧化，且淬火溫度范圍窄等，用于熱軋刀具或熱成形刀具。另一種是W9Mo3Cr4V（9341）簡稱W9。其碳化物均勻界于M2與W18之間，熱穩(wěn)定性優(yōu)于M2。二、高性能高速鋼：高性能高速鋼是指在通用型高速鋼中增加碳、釩、鈷或鋁等合金元素，使其常溫硬度可達(dá)6770HRC，耐磨性與熱穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。典型牌號：1、高碳高速鋼9W6Mo5Cr4V22、高釩高速鋼W6Mo5Cr4V33、鈷高速鋼W6Mo5Cr4V2Co5、

8、W18Cr4VCo54、超硬高速鋼W2Mo9Cr4VCo8（M42）W6Mo5Cr4V2Al（501）5、可以用于加工不銹鋼、高溫合金、耐熱鋼和高強(qiáng)度鋼等難加工材料。 教師備課教案（續(xù)頁） NO 1 （章） 1 （節(jié)） 3 （頁）學(xué)與教（知識與技能）的過程設(shè)計相關(guān)學(xué)科知識延伸與德育滲透 3、 粉末冶金高速鋼：粉末冶金高速鋼是用高壓氬氣或純氮氣霧化熔融的高速鋼鋼水而得到細(xì)小的高速鋼粉末，然后再熱壓鍛軋制成。優(yōu)點1. 可有效地解決一般熔煉高速鋼在鑄造時要產(chǎn)生的粗大碳化物共晶偏析，得到細(xì)小均勻的結(jié)晶組織。這就使這種鋼有良好的力學(xué)性能。強(qiáng)度和韌性分別是熔煉鋼的2倍和2.53倍。2. 這種鋼的磨加工性很

9、好，磨削表面粗糙度可顯著減小。3. 由于粉冶鋼物理力學(xué)性能的高度各向同性，可減小淬火時的變形（只及熔煉鋼的1/21/3）。4. 粉冶鋼的耐磨性可提高20%30%5. 適用于制造精密刀具、大尺寸（滾刀、插齒刀）刀具、復(fù)雜成形刀具、拉刀等。 第4節(jié) 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金是由高硬度和高熔點的金屬碳化物（碳化鎢WC、碳化鈦TiC、碳化鉭TaC、碳化鈮NbC等）和金屬粘結(jié)劑（Co、Mo、Ni等）用粉末冶金工藝制成。1、 硬質(zhì)合金性能分析與性能特點1、硬質(zhì)合金性能分析硬質(zhì)合金具有硬度高、耐磨、強(qiáng)度和韌性較好耐腐蝕等一系列優(yōu)良性能，特別是它的高硬度和耐磨性，即使在500ºC以下基本保持不變，在1000

10、ºC時仍有很高的硬度。2、 硬質(zhì)合金性能特點 硬質(zhì)合金刀具常溫硬度為8993HRA，化學(xué)穩(wěn)定性好，熱穩(wěn)定性好，耐磨性好，耐熱性達(dá)8001000°C。硬質(zhì)合金刀具允許的切削速度比高速鋼刀具高510倍，切削鋼時，切削速度可達(dá)220m/min。 硬質(zhì)合金以其優(yōu)良的性能被廣泛用作刀具材料。大多數(shù)車刀、端銑刀等均由硬質(zhì)合金制造。2、 硬質(zhì)合金的種類和牌號 P類：用于加工長切屑（塑性）黑色金屬。相當(dāng)我國YT類硬質(zhì)合金； K類：用于加工短切屑（脆性）黑色金屬、有色金屬和非金屬材料。相當(dāng)于我國的YG類； M類：可加工長切屑和短切屑黑色金屬和有色金屬。相當(dāng)于我國的YW類。 K類：鎢鈷類硬質(zhì)合

11、金 代號為YG。這類合金是由WC和Co組成。合金中含鈷量愈高，韌性愈好，適合于粗加工，反之用于精加工。我國生產(chǎn)的常用牌號有YG3X、YG6X、YG6、YG8等，含Co量分別為3%、6%、6%、8%。YG（K）類硬質(zhì)合金，有較好的韌性、磨削性、導(dǎo)熱性。硬度為8991.5HRA，抗彎強(qiáng)度為1.11.5GPa比YT類高。適合于加工產(chǎn)生崩碎切屑及有沖擊載荷的脆性金屬材料。如黑色金屬、有色金屬以 教師備課教案（續(xù)頁） NO 1 （章） 1 （節(jié)） 4 （頁）學(xué)與教（知識與技能）的過程設(shè)計相關(guān)學(xué)科知識延伸與德育滲透 及非金屬材料，低速時也可加工鈦合金等耐熱鋼。P類：鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金 代號為YT。它以WC為

12、基體，添加TiC，用Co作粘結(jié)劑燒結(jié)而成，常用牌號有YT5、YT14、YT15及YT30，TiC含量分別為5%、14%、15%和30%，相應(yīng)的鈷含量為10%、8%、6%及4%主要用于加工鋼料；不宜加工不銹鋼和鈦合金；適合于精加工。這類合金的硬度為89.592.5HRA，抗彎強(qiáng)度為0.91.4GPa。隨著合金成分中TiC含量的提高和Co含量的降低，硬度和耐磨性提高，抗彎強(qiáng)度則降低 。YT類硬質(zhì)合金的突出優(yōu)點是耐熱性好。M類：鎢鈦鉭（鈮）類硬質(zhì)合金 代號為YW。它在YT（P）類硬質(zhì)合金中加入TaC或NbC，這樣可提高抗彎強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性、抗氧化能力、耐磨性和高溫硬度等。它既適用于加工脆性材

13、料，又適用于加工塑性材料。以上三類硬質(zhì)合金的主要成分都是WC，故可統(tǒng)稱為WC基硬質(zhì)合金。3、 其他硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金還包括涂層硬質(zhì)合金、添加稀土元素硬質(zhì)合金和梯度硬質(zhì)合金。 1、 涂層硬質(zhì)合金、在韌牲較好的刀具基體上，涂覆一層耐磨性好的難熔金屬化合物，既能提高刀具材料的耐磨性，又不降低其韌性。2、 添加稀土元素硬質(zhì)合金3、 梯度硬質(zhì)合金 第5節(jié) 其他刀具材料1、 陶瓷刀具材料： 以氧化鋁或以氮化硅為基體再添加少量金屬，在高溫下燒結(jié)而成的一種刀具材料。 優(yōu)點：硬度高，耐磨性、耐高溫性能好，有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性，與金屬的親合力小、抗粘結(jié)和抗擴(kuò)散能力強(qiáng)； 缺點：脆性大、抗彎強(qiáng)度低，沖擊韌性差

14、，易崩刃，所以使用范圍受到限制；可用于鋼、鑄鐵類零件的車削、銑削加工。1、 氧化鋁基陶瓷刀具材料：2、 氮化硅基陶瓷刀具材料3、 氮化硅氧化鋁復(fù)合陶瓷刀具材料 2、 超硬刀具材料人造金剛石、立方氮化硼高硬度材料的統(tǒng)稱為超硬刀具材料。1、人造金剛石材料 碳的同素異形體，在高溫、高壓下由石墨轉(zhuǎn)化而成，是目前人工制造出的最堅硬物質(zhì)。優(yōu)點： 由于硬度極高，其顯微硬度達(dá)到10000HV，耐磨性好，切削刃口鋒利，刃部表面摩擦系數(shù)較小，不易產(chǎn)生粘結(jié)或積屑瘤。缺點： 熱穩(wěn)定性差，切削溫度超過700800時，就會完全失去其硬度； 教師備課教案（續(xù)頁） NO 1 （章） 1 （節(jié)） 5 （頁）學(xué)與教（知識與技能）的過程設(shè)計相關(guān)學(xué)科知識延伸與德育滲透 強(qiáng)度低，脆性大，對振動敏感，只宜微量切削，與鐵有強(qiáng)烈的化學(xué)親合力，不能用于加工鋼材。可用于加工硬質(zhì)合金、陶瓷等硬度達(dá)6570HRC的材料；也可用于加工高硬度的非金屬材料，如玻璃等；還可加工有色金屬，如鋁硅合金材料以及復(fù)合難加工材料的精加工或超精加工。2、立方氮化硼立方氮化硼（CBN）是一種人工合成的新型刀具材料，它由六方氮化硼在高溫、高壓下加入催化劑轉(zhuǎn)化而成。特點：它有很高的硬度（其顯微硬度為80009000HV）及