課程名稱機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)雙語A

1、%教案4課程名稱：機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)雙語A授課教師譚慶昌所在單位機(jī)械學(xué)院機(jī)械制造系課程類別課堂理論教學(xué)授課時(shí)間0708學(xué)年2學(xué)期2周授課內(nèi)容2CuttingProcessesandtheirControl2.1 BasicTheoryofCutting-tool2.2Deformationduringthecuttingprocess授課對象機(jī)械工程、車輛工程、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽運(yùn)工程、交通工程專業(yè)本科生時(shí)間教學(xué)內(nèi)容提要(b)InfluenceofthetoolmountingpositiononworkinganglesWhenthetooltipishigherorlowerthantheaxis

2、oftheworkpiece,theworkingrakeangleandreliefanglewillchange.以圖2-11為例，如果刀尖安裝得高于工件中心，實(shí)際工作前角oe將大于標(biāo)注前角0，工作后角oe將小于標(biāo)注后角。如果刀尖安裝低于工件中心，則恰好相反。-.Whenthemeanlineofthetoolholderisnotperpendiculartothefeeddirection,theworkingcutting-edgeanglekrandthe一一一一-minorcutting-edgeangle隹willchange(Figure2.12).2.1.3Cutting-

3、toolMaterialsAcutting-toolmusthavecertaincharacteristicsinordertoproducegood-qualityandeconomicalparts.1.Certaincharacteristicsthatacutting-toolmusthave(a) Highhardnessandwearresistance(b) Enoughstrengthandtoughness(c) Highheatresistance(d) Goodheatconductivityandthermalshockresistance(e) Goodproces

4、sabilityFig2.12InfluenceoftheBeanlitisOfthetbolHlckrvithtbsrrocigdirActianonthenajoranda£borCuttingsangl42.Cutting-toolmaterialsmostinuse分配備注10分鐘5分鐘20分鐘（a） High-speedsteels時(shí)間 分配 備注高速鋼是加入了較多的鴇（W）、鋁（Mo）、銘（Cr）、鈕（V）等合金元素的高合金工具鋼。高速鋼具有較高的硬度（6267HRC）和耐熱性，在切削溫度高達(dá)500650c時(shí)仍能進(jìn)行切削；高速鋼的強(qiáng)度高、韌性好，可在有沖擊、振動(dòng)的場合應(yīng)用

5、；它可以用于加工有色金屬、教學(xué)內(nèi)容提要結(jié)構(gòu)鋼、鑄鐵、高溫合金等范圍廣泛的材料。高速鋼的制造工藝性好。高速鋼按切削性能可分為普通高速鋼和高性能高速鋼；按制造工藝方法可分為熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼。普通高速鋼是切削硬度在250280HBs以下的大部分結(jié)構(gòu)鋼和鑄鐵的基本刀具材料。TABLE2-1TypicalpropertiesofHigh-speedsteelsDesignationsHardness/HRCBendingstrength/GPaImpactstrength/MJm2Hightemperaturehardness/HRC500c600cW18Cr4V63663-3.40.180.

6、325648.5W6Mo5Cr4V263663.540.30.4555647489W18Cr4V66-683-3.40.170.225751W6Mo5Cr4V365-673.20.25一51.7W6Mo5Cr4V2Co866-683.00.3一54W2Mo9Cr4VCo867-692.73.80.230.36055W6Mo5Cr4V2A167-692.93.90.230.36055W10Mo4Cr4V3A167-693.13.50.20.2859.554高性能高速鋼是在普通高速鋼的基礎(chǔ)上增加一些含碳量、含鋰量并添加鉆、鋁等合金元素熔煉而成，適用于加工高溫合金、鈦合金、奧氏體不銹鋼、高強(qiáng)度鋼等難

7、加工材料。Typicaldesignationsofcommonhigh-speedsteelsareW18Cr4VandW6Mo5Cr4V2.Typicaldesignationsofhighperformancehigh-speedsteelsareW2Mo9Cr4VCo8andW6Mo5Cr4V2Al.粉末冶金高速鋼是在用高壓惰性氣體（僦氣或氮?dú)猓┌唁撍F化成粉末后，再經(jīng)過熱壓、鍛軋成材。粉末冶金高速鋼材質(zhì)均勻，韌性好，硬度高，熱處理變形小，質(zhì)量穩(wěn)定，刃磨性能好，刀具壽命較高?？捎盟邢鞲鞣N難加工材料，特別適合于制造各種精密刀具和形狀復(fù)雜的刀具。（b） Carbides硬質(zhì)合金是用高硬度

8、、難熔的金屬碳化物（WC、TiC等）和金屬粘結(jié)劑（Co、Ni等）在高溫條件下燒結(jié)而成的粉末冶金制品。硬質(zhì)合金的常溫硬度達(dá)8993HRA,在8001000c時(shí)硬質(zhì)合金還能進(jìn)行切削，刀具壽命比高速鋼刀具高幾倍到幾十倍，可加工包括淬硬鋼在內(nèi)的多種材料。但硬質(zhì)合金的強(qiáng)度和韌性比高速鋼差。硬質(zhì)合金是最常用的刀具材料之一，常用于制造車刀和端銃刀，也可用硬質(zhì)合金制造深孔鉆、錢刀、拉刀和滾刀。CarbidesareclassifiedasP,KandMgroupsbyISO.P類（相當(dāng)于我國YT類）硬質(zhì)合金由WC、TiC和Co組成，也稱鴇鈦鉆類硬質(zhì)合金。這類合金主要用于加工鋼料。此類硬質(zhì)合金不宜加工不銹鋼和鈦

9、合金。K類（相當(dāng)于我國YG類）硬質(zhì)合金由WC和Co組成，也稱鴇鉆類硬質(zhì)合金。這類合金主要用來加工鑄鐵、有色金屬及其合金。M類（相當(dāng)于我國YW類）硬質(zhì)合金是在WC、TiC、Co的基礎(chǔ)上再加入TaC（或NbC）而成。這類硬質(zhì)合金既可以加工鑄鐵和有色金屬，又可以加工鋼料，還可以加工高溫合金和不銹鋼等難加工材料，有通用硬質(zhì)合金之稱。涂層刀具是在高速鋼或硬質(zhì)合金基體上涂覆一層難熔金屬化合物，如TiC、TiN、A12O3等。涂層刀具表面硬度高，耐磨性好，其基體又有良好的抗彎強(qiáng)度和韌性。涂層硬質(zhì)合金刀片的壽命可提高13倍以上，涂層高速鋼刀具的壽命可提高1.510倍以上。教學(xué)內(nèi)容提要時(shí)間分配備注table2-

10、2Designations,propertiesandapplicationfieldsofCarbides10分鐘10分鐘TypesDesignationsPhysicaldynamicpropertiesUsabilityApplicationfieldsSuitabledesignationsHardness/HRABendingstrength/GPaWareresistanceImpactresistanceHeatresistanceMaterialsMachiningcharactersKYG3911.08TCastiron,nonferrousmetalFinishingand

11、semi-finishingincontinuouscuttingK05YG6X911.37Castiron,heat-resistantalloyFinishingandsemi-finishingK10YG689.51.42Castiron,nonferrousmetalFinishingincontinuouscuttingsemi-finishingininterruptedcuttingK20YG8891.47Castiron,nonferrousmetalRoughingininterruptedcuttingK30PYT589.51.37TJSteelRoughingP30YT1

12、490.51.25SteelSemi-finishingininterruptedcuttingP20YT15911.13SteelRoughingincontinuouscuttingsemi-finishingininterruptedcuttingP10MYW1921.28RelativelygoodRelativelygoodHardmachiningsteelsFinishingandsemi-finishingM10YW2911.47GoodHardmachiningsteelsFinishingandsemi-finishingM203.Othercutting-toolmate

13、rials(a)Ceramicsa) Aluminumoxide-baseceramicsb) Siliconnitride-baseceramicsFig 2. 13 The diagraimatic sketch M the sliding line and flotf line in the process of the cutting(b) Cubicboronnitride(c) Diamond2.2Deformationduringthecuttingprocess2.2.1 MechanicsofChipFormation1. Divisionofthedeformationzo

14、nes切削過程中，切削層金屬的變形大致可劃分為三個(gè)區(qū)域：(a) Thefirstdeformationzone(Primaryshearzone)(b) Theseconddeformationzone(Secondaryshearzone)(c) Thethirddeformationzone在第一變形區(qū)內(nèi)，變形的主要特征就是沿滑移線的剪切變形，以及隨之產(chǎn)生的加工硬化。在圖2-15中，OAO街口OM15分鐘教學(xué)內(nèi)容提要時(shí)間分配備注等都是等剪應(yīng)力曲線。麗作始滑移線，O麻作終滑移線。當(dāng)金屬沿滑移線發(fā)生剪切變形時(shí)，晶粒會(huì)伸長，如圖2-16所示。晶粒伸長的方向與滑移方向(即剪切面方向)是不重合的，它

15、們成一夾角。在一般切削速度范圍內(nèi)，第一變形區(qū)的寬度僅為0.020.2mm,所以可以用一剪切面來表示(圖2-16)。剪切面與切削速度方向的夾角稱作剪切角，以表示。我們可以用圖2-18形象地模擬塑性金屬切屑形成過程，卡片之間滑移的方向就是剪切面的方向。InrtpiFit工lbThflslidioKofItw2.16Theslidingandthe。乳七1虱皿ofthograins20分鐘2.Forcesofchips在直角自由切削的情況下，作用在切屑上的力如圖2.19和2.20所示。如將上述力都畫在切削刃的前方，就可得到圖2.21或2.22所示的力關(guān)系圖。令A(yù)s表示男切向的面積(AsAD/sin)

16、,表7K男切向上的男應(yīng)力，則ADFsAssinFFAD(2-8)cososincoso時(shí)間教學(xué)內(nèi)容提要分配備注FclAdcosoFcoso(2-9)sincosoll.Adsino，、FpFsino(2-10)sincosoFlc 1.21 Tk raktLta ferns 皿 the wIbb in "必Z eiHbe PH 2.Z2 Iferthanl14 culllat fore* clrclit In crUix?f«ML cuultthhD之比稱為厚度變形系數(shù)，由圖2-16 知AhhchhDOM sin 90OM sin80 cossin(2-11 )變形系數(shù)h的

17、值是大于 由式(2-11 ):h is related to the shear angle1的數(shù)，它直觀地反映了切屑的變形程度,.When increases,h越大，變形越大。h decreases.2.2.2DeformationDegreeTherearethreemethodstoexpressdeformationdegree.1. Deformationcoefficient切屑厚度,卜與切削層厚度2. Relativeglide既然切削過程中金屬變形的主要形式是剪切滑移，當(dāng)然就可以用相對滑移（剪應(yīng)變）來衡量切削過程的變形程度。相對滑移為教學(xué)內(nèi)容提要時(shí)間 分配 備注NPMKNK

18、KP cotMK(2-12 )tanyJFig 2.26The diagrammatic sketch of shear圖2.23CalculationofDeformationcoefficientdeformation3. Shearangle在剪切面上金屬產(chǎn)生了滑移變形，最大剪應(yīng)力就在剪切面上。根據(jù)材料力學(xué)平面應(yīng)力狀態(tài)理論，主應(yīng)力方向與最大剪應(yīng)力方向的夾角應(yīng)為45°,故有(2-13)4OnthebasisoftheEquation,thefollowingexpressionswereobtained:aa)Whentherakeangle丫oincreases,theshearangleincreases,sothedeformationdecrease.(b)Whenthefrictionangleincreases,theshearangledecrease,sothedeformationincreases.教學(xué)內(nèi)容提要時(shí)間分配備注教學(xué)目的及要求1.了解：常用刀具材料的種類及特點(diǎn)；2.掌握：選擇常用刀具材料的基本原則和方法；變形系數(shù)、相對滑移和剪切角的概念。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)