金属切削机床与刀具教案

绪言一、本课程的任务和目的：金属切削机床（概论）金属切削原理三部内容构成金属切削刀具（如何选用）1.金属切削机床概论的教学目标（1）掌握机床的类别，各类机床的用途，达到能根据零件的形状，精度要求，正确选择机床。

（2）掌握机床的调整计算方法，为机床设计和机床的加工调整打下基础。

（3）认识一些典型的结构，为设计和机床的维护打下基础。

2.金属切削原理：（1）认识金属切削过程及各种参数的变化规律，能正确进行切削用量的合理选择。

3.金属切削刀具（1）能正确画出并标注刀具角度及几何参数。

选用切削原理对加工刀具的几何参数进行优化设计和选用。

（2）能熟悉标准刀具的结构，正确选用标准刀具。

二、金属切削加工的发展1.发展历史2.发展方向——刀具的发展机床的发展数控化高速，高效加工三、学习要求：第一章机床的基础知识第二节、机床的分类和型号一、机床的分类按加工方法分（P3）：12类（车、钻、镗、磨、齿、螺、铣、刨、拉、等）按其他特征分：工艺范围：重量和尺寸：P3自动化程度：二、机床的技术参数和尺寸系列技术参数（P3）：表示了规格大小、工作能力大小。

主参数和第二参数：系列化数值（附表Ⅰ，表4）其他参数：→P3例：卧式车床的主要技术参数/P23三、机床的型号：要求：掌握类型；主参数；理解其他参数。

GB/T15375-94是现行机床型号编制标准类别→按加工方法分类的12类组别：P225（实例对比讲解）CA6140 C 车床（类代号）A 结构特性代号6 组代号（落地及卧式车床）1 系代号（普通落地及卧式车床）主参数（最大加工件回转直径400mm）XKA5032A X 铣床（类代号）K 数控（通用特性代号）A （结构特性代号）50 立式升降台铣床（组系代号）32 工作台面宽度320mm（主参数）A 第一次重大改进（重大改进序号）第三节、机床的一般要求总体要求：经济地完成一定的机械加工工艺，同时满足经济性，人机关系和环境保护方向的要求。

一、工艺能力：工艺范围，加工精度和表面粗糙度。

1. 工艺范围：P42. 加工精度、粗糙度：P5（经济精度的概念）二、经济性：制造和使用两方面经济性三、人机关系与环境保护第四节、机床上工件表面成形方法和所需运动一、工件表面成形方法：1. 机械零件的基本形状表面构成表面的几种基本形状的表面（图1-2）2. 基本表面的形成阐述：“表面——导线——发生线”表面由发生线形成→可逆表面不可逆表面（图1-3）（从成形角度看）：机加工过程，实质就是形成零件上各个工作表面的过程。

因此，切削加工就是借助于一定形状的切削刃以及切削刃与被加工表面之间按一定规律的相对运动→形成所需的母线与导线。

3.形成发生线的四种方法（图1-4）注意：是刀具与工件之间的相对运动（具体运动形式）（1）轨迹法：刀具与工件点接触，切削刃（接触点）沿发生线的运动形成线的轨迹。

（2）成形法：接触形状——发生线（3）相切法：发生线是切削点运动轨迹的包络线。

一般是刀具为旋转运动（铣削、磨削）时，刀具中心同时与工件作近似发生线的相对运动。

二者间无需运动联系。

（4）展成法：同样是包络线，但切削刃与工件之间的相对运动关系，一般由两个以上运动组合而成（按严格运动关系组合）区别：相切法与展成法二、机床的运动★1、简单成形运动与复合成形运动定义：成形运动简单成形运动复合成形运动P8→图1-52、角标：简单运动的标注；复合运动的标注P93、成形运动与加工方式的选择4、主运动，进给运动与辅助运动（以车外圆为例）P9—P10第五节、机床的传动原理一、传动构成要素：执行件运动源传动装置————①使执行件获得一定的速度和运动方向②执行件之间确定的运动关系。

二、传动链定义（P10）：就是保持运动联系的所有传动元件定比传动机构：换置机构：三、传动原理图——重点：相对运动关系。

用示意图来表达传动链的情况的简图，其中“——”代表定比传动机构（全部）：“菱形”代表有换置机构。

图1-8四、外联系传动链与内联系传动链1.定义：图1-8 P11/P12（1）外联系传动链：联系运动源和执行件，是执行件获得一定速度和方向运动的传动链，称为外联系传动链。

帮助理解：轨迹为圆和直线的运动，无需运动关系，只要机床的结构就可保证，所以，只需要与运动源相连可实现运动要求。

（2）内联系传动链：联系符合运动内部两个运动单元，或者说联系实现复合运动内部两个单元运动的执行件的传动链。

帮助理解：运动轨迹与两个运动的大小、方向等同时有关，必须同时保证二者间的相对运动关系，才能保证运动轨迹。

结论：①内联系传动链数目=复合运动中单元运动数目―1②内联系传动链中，不能包含有带传动，传动比不确定的传动元件。

第六节、机床的传动系统与运动计算一、机床的传动系统1、定义：（P12）全部成形运动和辅助运动的传动链（总和）2、传动系统图：示意图（GB4460—84）附录展开图形式表示出来，如图1-9。

※二、基本结构的认识（增加内容）1、齿轮结构：齿轮与轴的联接关系——周向/轴向→①固定齿轮：齿轮与轴轴向和周向都固定，与轴一齐转动，且不能轴向移动，图2-6（P26）中Ⅲ上的39/22/30→（P36）图2-8中的9/10/13。

②滑移齿轮：齿轮套在平键或在花键上，与轴一齐转动，但可沿轴线移动，图2-6：Ⅱ轴（左边）38/43———图2-8中33③空套齿轮：齿轮与轴可以相对转动（通过离合器来实现不同的运动方式），轴向可以固定，也可以相对移动。

→图2-6中，56/51及50→图2-8图1-9（P13），Ⅸ中的40齿2、离合器：（作用）是在机器工作时，能随时使两轴结合或分离的装置。

分为：可控离合器和自动离合器。

①可控离合器：a：啮合式——b：摩擦式——手动单向c：液压、电磁双向单向离合器和双向离合器的区别点：图式/作用/②自动离合器：满足一定条件，接通或断开离心离合器、超越离合器、安全离合器总结：离合器和空套齿轮配合使用，实现空套齿轮运动的控制。

三、认识传动系统图1、步骤：（机床）第一步：弄清表面成形方法和所需表面成形运动。

第二步：所需辅助运动第三步：各运动的执行件和动力源——转动：主轴/转轴移动：工作台（丝杆）/凸轮第四步：逐一分析每条传动链。

2、传动链的分析方法：P13“先两端，后中间”，从一端依次分析各传动轴之间的关系。

（变速、换向、接通、断开）3、以图1-9为例分析（挂图讲解）（1）成形运动：主轴旋转——主运动传动链——“电机1——→主轴”（刀具）工作台纵向进给——纵向进给传动链——“电机2——→纵向进给丝杆”工作台横向进给——横向进给传动链——“电机2——→横向进给丝杆”工作台垂直方向进给——垂直进给传动链——“电机2——→垂直进给丝杆”快进/快退传动链——“电机2——→三个进给丝杆”（2）主运动传动链：a、传动路线表达式；P14重点：如何根据传动系统图→传动路线表达式要求：在列传动路线时，变比齿轮组按变速比顺序列出。

b、传动计算（3）进给运动传动链：纵向进给丝杆进给电机——变速装置横向进给丝杆垂直进给丝杆对照图1-9，分析传动路线写出传动路线表达式：P14-15（4）快速空行程传动链（三条）关键点：空套齿轮的运动必须有离合器的啮合，这是分析清楚进给传动链的先前知识点。

难点：①曲回机构的分析②快速行程传动链分析单元3 机床运动计算、切削要素、刀具的参照系授课章节：1.4机床的传动系统与运动计算（续）；1.5机床的精度；2.1切削用量；2.2刀具的几何参数目的要求：1. 熟练掌握根据表达式计算转速级数，最高/最低转速。

2. 掌握利用因数分解法进行挂轮的配算3. 理解机床精度的概念。

4. 熟练掌握切削用量三要素的定义5. 理解刀具组成和刀具角度参考系重点难点：1. 传动配算2. 理解刀具组成和刀具角度参考系教具：刀具模型教学方式：教师课堂讲解，多媒体辅助教学学时安排：3课时复习与课外作业：P19： 2， 4（1）（2）（3）（7）5（a） 6 ， 9（改题）四、机床的运动计算任务一：已经确定了传动系统图，解算执行件的速度/位移量。

任务二：为了保证首尾（两个执行件）之间的运动关系，需要确定（设计）中间的传动机构。

1、步骤与方法：4个步骤，P15（1）确定传动链的两端件，（2）根据传动链两端件，确定它们的计算位移。

（3）根据计算位移以及相应传动链中各个顺序排列得传动副得传动比，列出运动平衡式；（4）根据运动平衡式，计算出执行件的运动速度或位移量，或者整理出换置机构的换置公式，然后按确定出机床变速机构的调整要求，或确定挂轮变速机构所需采用的配齿齿数。

2、例1：根据图1-9所示传动系统，计算工作台纵向进给速度。

分析：①如何取级数？②如何求最大/最小速度？3、例2：根据图1-10所示螺纹进给传动链，确定挂轮变速机构的配算齿轮。

（加工螺纹导程L=9mm）解：如书P16，60301126045a cLb d⨯⨯⨯⨯⨯工件=化简后：x98 a cub d=⨯=注意：配算齿轮时，应满足以下要求：a ＋b ≥c ＋15c ＋d ≥b ＋15 思考：若书中配算时，按3060920808⨯=，但不能满足后面的要求，所以必须调整， 调整方式：一是增大a 、b 齿轮的齿数；二是将a/c 齿轮进行对换。

4、传动比误差：U 理：与U 实不是相等：如U 理=π 只能用U 实=22/7代替；二者存在差异两种误差表示（都会反映到加工形状质量中去）：绝对值/相对值计算。

第七节、机床的精度机床的基本任务：形成形状表面，还要保证一定的精度要求。

工件的精度（尺寸、形位）的影响中，机床本身精度有重要影响。

一、机床的精度包括：静态精度和工作精度1、静态精度： 几何精度、传动精度、定位精度（P17～18）①几何精度：基础零件工作面的几何形状精度决定机床加工精度的运动部件的运动精度决定机床加工精度的零部之间的相对位置精度几何精度由机床的制造，装配和保养决定。

②传动精度：决定了内联系传动链两端件的运动关系作业、实验：定位精度→影响尺寸精度（图1-12）试切法→无特别要求对于依靠机床本身的定位装置或自动化机床→有很高要求2、动态精度：通常以加工零件的精度来反映：一般有经济精度和最优精度刀具几何角度及切削要素 第二章 刀具几何角度和切削要素第一节 切削用量一、切削层与切削表面：1.根据图1-1，指出三个表面：待加工表面；过渡表面；已加工表面。

2.切削层定义：（P51），就是旋转一转或往复一次切除的工件材料层。

注意：切削层实际是一圈金属层。

常用横截面情形表达切削层的参数。

图1-1中 ，ABCD ——切削层横截面积ABCE ——实际横截面积DAED ——残留面积二、切削用量，切削时间与材料切除率1.切削速度v c ：（P6）切削速度是主运动的线速度。