7.3 金属切削过程中的物理现象（教案）-高一《金属加工与实训--基础常识》同步精品课堂（机工版·第2版）

《金属加工与实训—基础常识》教案 课 题 7.3金属切削过程中的物理现象 课 型 理论 课 时 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 本书主要内容包括技术测量及常用器具、金属材料的性能及常用工程材料、钢的热处理、铸造、锻压、焊接、金属切削加工的基础知识、切削加工设备及应用和零件生产过程的基础知识。适合作为中等职业学校机械、机电、数控、汽车等专业的基础教材。 学情分析 学习目标 1.了解切屑的形成。 2.了解积屑瘤。 3.了解切削力。 4.了解切削热。 5.了解刀具磨损。 学习重难点 1.能合理选择合适的切削参数。 2.了解切削过程中的物理现象。 教学方法 课前准备 教学媒体 PPT、微视频 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 1.金属在切削过程中会产生那些物理现象？ 2.对加工过程有什么影响？ 3.如何控制？ 提出问题，让学生带着问题学习 引导学生思考，探究现象原因。 活动二： 调动思维 探究新知 切屑的形成及切屑的类型 1.切屑的形成 切削时，在刀具切削刃的切割和前刀面的推挤作用下，使被切削的金属层产生变形、剪切滑移的过程称为切削过程，也是切屑形成的过程。 2.切屑的类型 由于工件材料性质和切削条件的不同，切削过程中金属层的滑移变形程度也就不同,因此产生了以下四种类型的切屑。 (1) 带状切屑 它的内表面光滑，外表面呈毛绒状。一般在加工塑性金属材料时，因切削厚度较小、切削速度较快、刀具前角较大而形成这类切屑。 (2) 挤裂切屑 它的内表面有时有裂纹，外表面呈锯齿形。这类切屑大多是在切削速度较慢、切削厚度较大、刀具前角较小时，由于切屑剪切滑移量较大，局部达到了破裂而形成的。 (3) 单元切屑 如果挤裂切屑的整个剪切面上的切应力超过了材料的破裂强度，那么整个单元被切离，成为梯形的单元切屑。 (4)崩碎切屑 切削脆性金属材料时，由于材料的塑性很小，抗拉强度较低，刀具切入后，近切削刃和前面的局部金属未经塑性变形就被挤裂或发生脆断，从而形成不规则的崩碎切屑。工件材料越硬、越脆，刀具前角越小，切削厚度越大，越容易产生这类切屑。 积屑瘤 1. 积屑瘤的形成 　用中等切削速度切削钢料或其他塑性金属时，有时在车刀前面的近切削刃处，牢固地粘着一小块金属，这就是积屑瘤。 切削过程中金属的变形和摩擦，使切屑和刀具前面之间产生很大的压力和很高的温度。当温度 (中碳钢约 300°C) 和压力条件适当时，切屑和刀具前面之间将产生很大的摩擦力(尤其当刀具前面表面粗度 R 值较大时，摩擦力就更大)。当摩擦力大于切内部的结合力时，切屑底层的一部分金属就被“冷焊”在前面的近切削刃处，从而形成积屑瘤。 2. 积屑瘤对加工的影响 (1) 保护刀具 积屑瘤的硬度为工件材料硬度的 2~3 倍，好像一个口圆驱半径较大的楔块，能代替切削刃进行切削，且保护了切削刃和刀具前面，减少了刀具的磨损。 (2) 增大实际前角 有积屑的车刀，实际前角 Ys可增大至30°~35，因而减少了切眉的变形，降低了切削力。 (3)影响工件表面质量和尺寸精度 积屑瘤是不稳定的，它时大时小、时积时失，从而会影响工件的尺寸精度。 一般来说，积屑瘤在粗加工时允许存在，但精加工时积屑瘤会使已加工表面质量降低，尺寸精度难以控制，必须避免产生积屑瘤。 3.切削速度对积屑瘤产生的影响 (1) 切削速度较慢(5m／min以下)时，不会产生积屑瘤。 (2) 当中等切削速度(15～30m／min)时，切削温度约为300℃左右，最易产生积屑瘤。 (3) 切削速度较快(70m／min以上)时，切削温度很高，切屑底层金属变软,不会产生积屑瘤。 由此可见，在精加工时，为了避免产生积屑瘤，减小工件表面粗糙度，应用高速钢车刀低速切削(5m／min以下)，或用硬质合金车刀高速切削(70m／min以上)。 切削力 1. 总切削力的分解 (1) 主切削力FC：是切削合力沿主运动方向的分力，垂直于基面，又称切向力。约占总功率的95％以上 (2) 进给力Ff：是切削合力沿进给运动方向上的分力，在基面内，与进给方向即工件轴线方向平行，故又称进给抗力或轴向力。进给力一般只消耗总功率的l％～5％。 (3) 背向力FP：是切削合力沿工作平面垂直方向上的分力，在基面内，与进给方向垂直，即通过工件直径方向，故又称径向力或吃刀抗力。 2.影响切削力的因素 (1)工件材料 工件材料是影响切削力的主要因素。工件材料的强度和硬度越高，变形抗力越大，切削力也越大。在强度、硬度相近的材料中，塑性大、韧性高的材料，切削时产生的塑