实验项目名称

《航空难加工材料切削机理研究创新试验》

课程教学大纲

一、课程基本信息

1、课程代码：

2、课程名称：航空难加工材料切削机理研究创新试验

3、学时/学分：24 /4

4、先修课程：测试技术、现代制造工艺基础、机械制造基础，0520170/

0530110/0520160

5、面向对象：机械设计制造及自动化专业本科生

6、开课院（系）：机电学院机械设计制造及自动化系

7、教材、教学参考书：

《机械制造工艺学》荆长生西北工业大学出版社1995年3月

《传感器与测试技术》李晓莹高等教育出版社2004年12月

《航空难加工材料切削机理研究创新试验》实验指导书杨巧凤2006年12月

二、课程性质和任务

课程性质：专业任选课（综合实验）

课程任务：通过实验使学生对切削机理的研究有一个初步的认识，学会并掌握切削力、切削温度、刀具磨损、切削变形的实验设计方法，实验数据处理方法、难加工材料切削加工性的分析方法。学会综合运用所学理论知识及专业知识、培养学生理论联系实际，在实践中综合分析问题、解决问题的能力。培养学生严谨的科学态度。为学生从事机械制造打下一个良好的理论基础。

三、实验（上机）内容和基本要求

1) 总体实验方案设计。2学时

2) 设计切削力测量实验方案，做实验，实验数据处理、建立此材料切

削力控制数学模型。6学时

3) 分析被加工材料的性能、选择合适的刀具材料、刀具几何参数。4

学时

4) 设计切削温度测量实验方案，做实验，实验数据处理、建立此材料

切削温度控制数学模型。6学时

5) 设计刀具磨损测量实验方案，做实验，求刀具耐用度。4学时3. 学生组数

2组

4. 每组人数

5人

5. 每学年开设次数

2次

四、各教学环节学时分配

五、对学生能力培养的要求

要求学生根据实验专题查阅资料、确定方案、选择仪器和实验装置，完成实验设计、调试、数据测定及处理，撰写有分析的实验设计研究报告。通过实验培养学生的自学能力、研究能力、动手能力、表达能力，以及组织管理和团结协作的工作能力。

六、考核方法：

实验报告50% 实验动手能力30% 纪律20%

撰写人：杨巧凤制定日期：2006年12月

航空难加工材料切削机理研究

创新试验指导书

机电学院机电实验教学中心

机械制造基础单元

一、前言

随着科学技术的迅速发展，材料的使用要求与切削加工性之间的矛盾日益突出，特别是航空宇航零件，要用到超耐热合金、钛合金、高温和金、含有碳纤维的复合材料等。切削难加工材料时刀具磨损快、易打刀、加工质量难以达到要求，切削效率极低，对于难加工材料，难加工不是绝对的，现在，对某些难加工材料已实现了高速切削，本实验拟选一典型的航空难加工材料---沉淀型高强不锈钢（随工厂难加工材料切削研究情况更换不同的难加工材料），对其切削机理进行系统的实验研究。主要研究切削力、切削温度、刀具磨损、切削变形以达到选择合理的切削条件、合适的刀具材料、合理的刀具几何参数及切削用量。通过实验使学生对切削机理的研究有一个初步的认识，学会并掌握切削力、切削温度、刀具磨损、切削变形的实验方法，实验数据处理方法、难加工材料切削加工性的分析方法。通过本实验使学生对切削原理、切削刀具、切削工艺、切削实验知识有一个比较全面的认识。为学生从事切削研究及机械制造打下一个良好的理论基础。

实验用难加工材料的选用

材料选用西工大与某飞机厂合作的“高效切削机理研究”科研项目。

1Cr12Mn5Ni4Mo3Al 材料系双相沉淀硬化不锈钢，是我国目前的一种新型优质材料，它具有强度高，热处理强度σb≥1470Mpa；热硬性好，耐蚀性强等特点。由于此材料加工性能极差表现在：切削过程中塑性变形大，切削力大，又导热系数极低，致使切削温度高；加工硬化严重；粘附力强，切削时易粘刀，使刀具产生剧烈的扩散磨损和粘结磨损；切屑的卷屈与断屑较困难。由于零件材料的切削加工性能极差，造成零件生产效率低、刀具耐用度差，断屑难，加工周期特别长。所以加工此材料的零件成了公司生产环节的一个瓶颈。面对今后更为严峻的科研、生产任务形势，如何提高此材料零件的加工工效、降低生产成本则是公司的当务之急。因此，本试验选用此材料进行（切削力、切削热、刀具磨损）切削机理分析、研究。

从而建立切削此材料的切削理论基础,从而为解决该材料加工难这一课题提供技术支持。用本试验的研究工作来指导生产实践。提高工件的生产效率，降低生产成本，缩短新产品开发的时间。

材料名称：沉淀硬化不锈钢

牌号：1Cr12Mn5Ni4Mo3Al

材料69111（1Cr12Mn5Ni4Mo3Al）的成分见表1。

二、实验目的

1、培养学生的实验设计能力，并提高学生的实验技能

本实验有学生自己完成实验设计、试件制做、仪器调试、数据采集、

数据处理、及实验结果分析，提高实验设计能力及实验技能。

2、培养学生理论联系实际，在实践中综合分析问题、

解决问题的能力

学生运用所学基础理论知识及专业知识。对切削力、切削温度、刀

具磨损的形成机理及与切削参数的关系进行分析研究。

3、学习航空难加工材料切削机理研究的基本方法、难加工材

料切削加工性的分析方法

实验研究内容与工厂急待解决的生产问题同步，使学生了解航空航

天难加工材料目前的加工现状。学习航空航天难加工材料切削机理

研究的基本方法。

4、培养学生严谨的科学待度

用于指导实际生产的研究结果来自于实验，试验的每一个环节都与

结果的正确有关。

5、增加学生切削与刀具方面的知识内容

由于切削原理与刀具专业课只有二十学时。拟通过做实验使学生加

深对切削与刀具知识的理解。

三、实验内容与方法

（一）、分析被加工材料的性能、选择合适的刀具材料、刀具几何参数

表1 69111材料的成分