《机械制造工艺》教案第6课编制轴类零件机械加工工艺规程（二）.docx

课题编制轴类零件机械加工H艺规程(_)课时2课时(90min)教学目标知识技能目标：(1)掌握轴类零件常用的机床设备(2)掌握轴类零件常用的刀具素质目标：(1)养成认真负责、求真务实、刻苦钻研的工作作风(2)践行服务集体、顾全大局的团队精神教学重睢点教学重点：轴类零件常用的机床设备和刀具教学难点：掌握轴类零件常用的机床设备和刀具的主要部件和用途等教学方法情景模拟法、i并授法、问答法、讨论法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学过程主要教学内容及步骤课前任努【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，提醒同学通过APP或其他学习软件，收集掌握轴类零件常用的机床设备和刀具的相关姿料，并进行了解【学生】提前上网观看相关资料，熟悉教材考勤【教师】使用APP进行签到【学生】按照老师要求签到问题导入【教师】提出问题：加工轴类零件时，经常会用到哪些设备？【学生】聆听、思考、讨论、回答传授新知【教师】通过大家的发言，引入新的知识点，讲解轴类零件常用的机床设备和刀具的相关知识三、轴类零件常用的机床设备和刀具加工轴类零件的机床设备和刀具种类繁多。机床设备有车床、磨床、钻床和铳床等；刀具有车刀、砂轮、较刀、麻花钻和扩孔钻等。本节重点介绍车床、磨床、车刀和砂轮.(一)车床1.车床概述【教师】通过多媒体展示“车床”图片，并讲解车床的概念及分类车床是机械制造中一类使用最广泛的机床，主要用于加工各种回转表面(内外圆柱面、圆锥面、回转体成形面等)和回转体的端面，有些车床还能加工螺纹。按结构和用途不同，车床可分为卧式车床、立式车床、转塔车床、仿形车床和专门化车床（如端面车床）等。在所有类型的车床中,卧式车床应用最为普遍，其加工经济精度一般为IT8左右,精车的表面粗糙度Ra为1.252.5m因此，下面以CA6140型卧式车床为例进行介绍。2.CA6140型卧式车床【教师】通过多媒体展示“CA6140型卧式车床”图片，并讲解其用途CA6140型卧式车床具有典型的卧式车床布局，它通用性强，适合加工轴类零件和直径不大的盘形零件，可以车削内外圆、圆锥面、环槽、成形面和端面，车削公制、英制、模数制及径节制四种标准螺纹，车削大螺距、非标准和较精密的螺纹，还可以进行钻孔、扩孔、较孔、滚压等加工。【教师】通过多媒体展示“CA6140型卧式车床的主要部件及功用”表格，并讲解其主要部件及功用CA6140型卧式车床的主要部件及功用主要部件名称功用床身床身上装有进给箱、溜板箱等部件，并保证它们处于准确的相对位置主轴箱主轴箱支承主轴和传递旋转运动，并实现车床的启动、停止、变速、换向等。主轴轴端为短锥法兰形结构，用于安装卡盘或夹具进给箱进给箱内装有用于实现进给运动的齿轮变换机构，可通过改变光杆或丝杆转速获得所需要的各种进给量，以及变换加工螺纹的种类和导程溜板箱溜板箱把光杠或丝杠传来的旋转运动转换为刀架的直线移动，带动刀架纵向、横向或斜向进给，控制刀架的接通、断开、换向等刀架刀架安装在溜板箱的中滑板上，用于装夹刀具，使车刀做纵向、横向或斜向运动尾座尾座可沿导轨纵向调整位置，可以安装顶尖，以支承工件：也可以安装钻头等刀具，以进行孔的加工（二）磨床1 .磨床概述【教师】通过多媒体展示“磨床”图片，并讲解磨床的概念及分类磨床是指利用磨料或磨具（砂轮、砂带、油石等）对工件表面进行磨削加工的机床。磨床的应用范围非常广泛，种类也很多，它主要有外圆磨床、内圆磨床、坐标磨床、平面磨床、曲轴磨床、砂带磨床等。M1432A型万能外圆磨床应用最广泛,下面以该磨床为例进行介绍。2 .M1432A型万能外圆磨床【教师】通过多媒体展示“M1432A型万能外圆磨床”图片，并讲解其用途M1432A型万能外圆磨床是普通精度级万能外圆磨床。它不仅可以磨外圆、端面和外圆锥面，还可以磨内圆、内台阶面和大锥度内圆锥面等。【教师】通过多媒体展示“V1432A型万能外圆磨床的主要部件及功用”表格，并讲解主要部件及功用M1432A型万能外圆磨床的主要部件及功用主要部件名称功用床身床身是磨床的基础支承件，其上装有工作台、头架、砂轮架、尾座等部件，内部有液压缸及其他液压元件，用来驱动工作台和滑鞍的移动工作台工作台由上下两层组成。其中，上工作台可绕下工作台在水平面内回转一定角度（±10。），以便磨削圆锥面；下工作台可由液压装置或横向进给手轮驱动，沿床身导轨做进给运动头架头架固定在工作台上，用来安装工件并带动工件旋转。头架可在水平面转动，当头架旋转一个角度时可磨削短圆锥面，当头架按逆时针转90。时可磨削小平面砂轮架砂轮架由壳体、主轴、传动装置等组成。砂轮安装在砂轮架主轴上，由电机通过皮带驱动而实现高速旋转。砂轮架可在水平面内旋转一定角度（±30°）,用以磨削锥度较大的短锥面尾座尾座利用安装在尾座套筒上的顶尖(后顶尖)与头架主轴上的前顶尖一起支承工件，使工件实现准确定位滑鞍及横向进给机构转动横向进给手轮，可通过横向进给机构带动滑鞍及砂轮架做横向移动；也可利用液压装置，通过脚操纵板使砂轮架做快速进退或周期性自动切入进给运动内圆磨具内圆磨具是磨内孔用的砂轮主轴，做成独立部件安装在支架的孔中，由单独的电机驱动(三)军刀车刀是金属切削加工中一种应用最广泛的刀具。它可在各类车床上加工外圆、内孔、倒角、螺纹及各种内外回转体成形表面，也可用于切断和切槽等。1 .车刀的组成【教师】通过多媒体展示“外圆车刀的组成”图片，并讲解其组成常见的外圆车刀由刀头和刀杆两部分组成，刀头为切削部分，刀杆为支承部分。其中，切削部分由前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖组成，它们统称为“三面两刃一尖"。2 .车刀的几何角度1)刀具角度参考系【教师】通过多媒体展示“正交平面参考系”图片，并讲解刀具角度参考系、参考平面，刀具的静止参考系、标注角度、工作参考系和工作角度等相关概念刀具角度的大小及其空间相对位置通常利用正投影原理，采用多面投影的方法来表示。用来确定刀具角度的投影体系称为刀具角度参考系，参考系中的投影面称为参考平面。刀具角度的参考系分为刀具静止参考系和刀具工作参考系两类。刀具静止参考系是指在刀具设计、制造、刃磨及测量时，因无法确定切削运动的方向和大小而在假定条件下设立的角度参考系。在静止参考系中确定的刀具角度称为刀具的标注角度，它用来确定切削刃和刀面相对于定位基准的几何位置。刀具静止参考系主要有正交平面参考系、法平面参考系和假定工作平面参考系三种，其中，最常用的是正交平面参考系。正交平面参考系由基面Pt、切削平面R、正交平面PO组成。刀具工作参考系是!旨在刀具实际工作状态下建立的参考系.在工作参考系中确定的刀具角度称为刀具的工作角度，它用来确定切削过程中切削刃和刀面相对于工件的几何位置。2)刀具的标注角度【教师】扫码播放“车刀主要标注角度的选取方法”视频，并讲解车刀主要标注角度的选取方法一般来说，刀具的标注角度应以正交平面参考系的标注角度为主，根据需要可兼用其他平面参考系的标注角度。正交平面参考系的标注角度是指对刀具在该参考系中三个参考平面的投影测量所得的角度。【教师】通过多媒体展示“外圆车刀的标注角度”图片，并讲解前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角和副后角的概念在正交平面参考系中，确定外圆车刀切削部分的结构需要前角兀、后角主偏角£、副偏角K；和刃倾角人五个基本角度。(1)前角九是指在正交平面测量的前刀面与基面之间的夹角。它表示前刀面的倾斜程度。当基面在前刀面之上时，九为正值；当基面在前刀面之下时，九为负值；当基面与前刀面平行时，九为零。(2)后角心是指在正交平面测量的主后刀面与切削平面之间的夹角。它表示主后刀面的倾斜程度，一般为正值。(3)主偏角a:是指在基面测量的主切削刃在基面的投影与进给运动方向之间的夹角，一般为正值。(4)副偏角V；是指在基面测量的副切削刃在基面的投影与;晓运动反方向之间的夹角。(5)刃倾角2、是指在切削平面测量的主切削刃与基面之间的夹角。当刀尖为主切削刃的最高点时，A为正值；当刀尖为主切削刃的最低点时,A为负值；当主切削刃与基面平行时，4为零。要完全确定军刀切削部分所有表面的空间位置，还需要确定副后角副后角<是指在副正交平面内测量的副后刀面与副切削平面之间的夹角。【教师】提出问题：什么是主切削平面及副切削平面？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答主切削平面是指通过切削刃选定点与主切削刃相切并垂直于基面的平面；副切削平面是指通过切削刃选定点与副切削刃相切并垂直于基面的平面。3）刀具的工作角度【教师】提出问题：刀具的标注角度与刀具的工作角度有什么不同？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答，并讲解新知刀具的标注角度是在静止参考系中测量的，但在实际的切削过程中，刀具的安装位置及进给运动方向的变化，会引起参考系各组成平面发生变化，从而使刀具的工作角度不同于标注角度。下面就刀具安装位置和进给运动对工作角度的影响分别进行介绍。（1）刀具安装位置对工作角度的影响。【教师】通过多媒体展示“刀具安装高低对工作角度的影响”图片，并进行讲解刀具安装高低对工作角度的影响。以车削外圆为例，若不考虑进给运动，当车刀刀尖高于工件回转轴线时，工作基面R和工作切削平面R都要偏转一个角度6。此时，刀具的工作前角Zoc和工作后角%分别增加和减少一个角度当车刀刀尖（氐于工件回转轴线时，刀具的工作前角九.和工作后角aoc将会分别减少和增加一个角度。加工内圆时，工作角度的变化与车削外圆相反。【教师】通过多媒体展示“刀具安装偏斜对工作角度的影响”图片，并进彳翔解刀具安装偏斜对工作角度的影响。同样以车削外圆为例，当车刀刀杆轴线与进给方向不垂直（车刀刀杆轴线相对进给方向的倾斜角度为。）时，刀具的工作主偏角Ke和工作副偏角会按照刀具偏斜的方向分别增加和减少一个角度（2）进给运动对工作角度的影响。一般来说，切削时进给速度远小于切削速度，刀具的工作角度近似等于标注角度。但当进给速度较大时，合成切削运动方向发生改变，工作角度会出现较大改变,这时必须考虑进给运动对工作角度的影响。【教师】通过多媒体展示“纵向进给运动对工作角度的影响”图片，并进行讲解车外圆和螺纹时，由于纵向（平行于工件回转轴线）进给运动的存在，加工表面是一个螺旋面.在假定工作平面Pi中，工作基面心和工作切削平面Psv要偏转一个附加的螺旋升角i,车刀的工作前角fe增大，工作软砌、【教师】通过多媒体展示“横向进给运动对工作角度的影响”图片，并进行讲解车端箭口进行切断时，由于横向（垂直于工件回转$峨）班运动的存在，力QI表面是阿基米德螺旋面。工作基面Pk和工作切削平面匕要僦A个的）型蝶旋升角,车刀的工作前角九增大，工作后角气减小.3 .军刀的选用【教师】提出问题：在生产加工过程中是否可以随意选取车刀？为什么？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答，并讲解新知1）车外圆、平面和台阶的车刀车外圆、平面和台阶的常用车刀有主偏角为90。、75。和45。等的车刀，即90。车刀、75。车刀和45。车刀。【教师】通过多媒体展示“90°军刀”图片，并进行讲解(1) .90。车刀又称偏刀,按进给方向不同可分为右偏刀和左偏刀两种。【教师】通过多媒体展示“加工钢件的90。车刀”图片，并讲解其用途右偏刀一般用来车削工件的外圆、端面和右向台阶。它的主偏角较大，车外圆时作用于工件半径方向的径向切削力较小，不易将工件顶弯。右偏刀车削平面时用副切削刃切削，如果由工件外缘向中心进给，那么当切削深度较大时，切削力会使车刀扎入工件而形成凹面。为了防止产生凹面，可改由工件中心向外缘进给，用主切削刃切削。左偏刀一般用来车削工件的外圆和左向台阶，也适用于车削直径较大和长度较短工件的端面。【教师】通过多媒体展示“75。车刀的使用”图片，并讲解其用途(2)75。军刀的刀尖角大于90。，刀头强度好、较耐用，因此75。军刀适用于粗车轴类工件的外圆，以及强力切削铸件、锻件等加工余量较大的工件。750车刀还可以用来车削铸件、锻件的大平面。【教师】通过多媒体展示“45。车刀的使用”图片，并讲解其用途(3)45。车刀的刀尖角为90°,刀头强度和散热条件都比90。军刀好，因此45。车刀常用于车削工件的端面和进行45。倒角，也可以用来车削直径较小的外圆。2)切断刀【教师】通过多媒体展示“切断刀”图片，并讲解其组成及分类切断刀以横向进给为主，前端的切削刃是主切削刃，两侧的切削刃是副切削刃。为了减少工件材料的浪费，切断时应切到工件的中心。一般切断刀的主切削刃较窄，刀头较长，刀头强度比其他车刀差，因此在选择几何参数和切削用量时应特别注意。常用的切断刀有高速钢切断刀和硬质合金切断刀。【教师】提出问题：如何防止硬质合金切断刀高速切断工件时切屑容易堵塞在槽内？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答用硬质合金切断刀高速切断工件时，由于切屑的宽度和工件槽宽相等，因此切屑容易堵塞在槽内。为了顺利排屑，可在主切削刃两边倒角或将主切削刃磨成人字形.(四)砂轮磨具是指以磨料为主制成的切削工具，如砂轮、油石和砂带等，其中以砂轮应用最广。砂轮是指一种由一定比例的磨料和结合剂经压制和烧结而成的磨具。砂轮的种类繁多，不同砂轮可分别对工件的外圆、内圆、平面和各种型面等进行粗磨、半精磨和精磨，以及对工件进行切断和开槽等。1.砂轮的特性砂轮的特性主要由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织和形状等因素决定。1)磨料【教师】通过多媒体展示“常用磨料的性能及适用范围”表格，并进行讲解磨料是制作砂轮的主要原料，直接担负着磨削工作.因此，磨料应具有很高的硬度、一定的强度和韧性及良好的耐热性。常用的磨料有刚玉类、碳化硅类和高硬度磨料类。按纯度和添加元素的不同，每一类磨料又可分为不同的种类。常用磨料的性能及适用范围如表所示。常用磨料的性能及适用范围磨料名称代号颜色力学性能定性适用范围刚玉棕刚玉A褐色韧性好、硬度高2I(MrC时熔融磨削碳钢、合金钢、铸铁等类白刚玉WA白色磨削淬火钢、高速钢等碳化硅类黑碳化硅C黑色韧性好、硬度高>1500C时氧化磨削铸铁、黄铜、其他非金属材料等绿碳化硅GC绿色磨削硬质合金、宝石、光学玻璃等高硬度磨料关立方氮化硼(,BX黑色硬度高、强度高<1300C时稳定磨削硬质合金、高速钢等人造金刚石JR乳白色>700C时磨削硬质合金、宝石等2）粒度【教师】通过多媒体展示“不同粒度磨料的适用范围”表格，并进行讲解粒度指磨料颗粒的粗细程度。磨料的粒度规格用粒度号来表示.一般将粒度规格分为两类：一类是用于固结磨具、研磨、抛光的粒度规格,其粒度号以"F"打头，即"F粒度号磨料"；另一类是用于涂附磨料的磨粒粒度规格，其粒度号以"P"打头，即"P粒度号磨料"。粒度号越小，磨粒越粗。粒度号越大，磨粒越细。不同粒度磨料的适JIJ范围如表所示。不同粒度磨料的适用范围磨料粒度适用范围F4F24磨钢锭，铸件打毛刺，切断钢坯等F30-F46外圆磨削、平面磨削和无心磨削F54-FlOO精磨和刃磨刀具F120-F220精磨、跖磨和螺纹磨F230-F1200精细研磨3）结合剂【教师】通过多媒体展示“常用结合剂的性能及适用范围”表格，并进行讲解结合剂的作用是将磨粒黏合起来，使之形成砂轮。结合剂的性能在很大程度上决定了砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及耐蚀性等。常用结合剂的性能及适用范围如表所示。常用结合剂的性能及适用范围结合剂名称代号性能适用范围陶瓷V而摭，耐蚀，气孔率大，易保持廊形，弹适用于各类磨削加工树脂B强度较陶瓷高，弹性好，耐热性差适用于高速磨削、切断、开槽等橡胶R强度较树脂高，更富有弹性，气孔率小，耐热性差适用于切断、开槽及作无心磨削的导轮菱苦土MG强度较低，自锐性好，容易水解适用于磨削加工农用刀具、切纸刀具及胶体材料等4）硬度【教师】通过多媒体展示“常用砂轮的硬度等级名称及代号”表格，并进行讲解硬度是指砂轮表面的磨粒在外力作用下脱落的难易程度，它反映了结合剂黏结磨粒的牢固强度。砂轮硬表示磨粒难以脱落，砂轮软则与之相反。可见，砂轮的硬度主要由结合剂的粘结强度决定，而与磨粒的硬度无关。常用砂轮的硬度等级名称及代号如表所示。对于硬度合适的砂轮，磨粒磨钝后会自动从砂轮上脱落，露出新的磨粒以继续进行磨削。若砂轮硬度太高，磨粒磨钝后仍不脱落，则会造成切削力的增大和切削温度的升高，严重影响工件表面质量，甚至烧伤工件表面；反之，若砂轮太软，磨粒还没有磨钝就自行脱落，则砂轮会消耗过快，并且容易失去正常的形状，不利于磨削加工。常用砂轮的硬度等级名称及代号硬度等级名称代号硬度等级名称代号大级名称小级名称大级名称小级名称超软超软1A软软3K超软2B中中【L超软3C中2M超软4D中3N很软很软1E硬硬1P很软2F硬2Q很软3G硬3R软软1H硬4S软2J很硬/超硬T/Y【教师】提出问题：如何选择砂轮硬度？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答，并讲解新知砂轮硬度的选择原则如下。(1)工件材料硬度较大时，应选用较软的砂轮；反之，应选用较硬的砂轮.但对于有色金属、橡胶和树脂等硬度很低的材料，为避免堵塞砂轮应选用较软的砂轮。(2)磨削接触面积较大或磨削薄壁零件及导热性差的零件时，应选用较软的砂轮。(3)对于粗磨与半精磨，应选用较软的砂轮；对于精磨和成形磨削，应选用较硬的砂轮【教师】提出问题：在机械加工时，常用的砂轮硬度等级分为几个等级？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答在机械加工时，常用的砂轮硬度等级一般为HN。5)组织【教师】通过多媒体展示“砂轮的组织号及适用范围”表格，并进行讲解组织是指磨粒、结合剂和气孔三者体积的比例关系，用来表示磨粒排列的疏密状态。砂轮的组织用组织号来表示，组织号一般以磨粒占砂轮体积的百分比(即磨粒率)来划分。组织号越大，表示组织越疏松，相应的磨粒率越低.砂轮的组织号及适用范围如表所示.砂轮的组织号及适用范围组织号O1234567891011121314磨粒率/%626058565452504846444240383634疏密程度紧密中等疏松大气孔适用范围重负荷、成形、精密磨削,磨削力Ql脆硬材件外圆磨削、内圆磨削、无心磨削,磨削淬火钢工件及刃磨刀具磨削韧性大、硬度鄙）工件，磨削薄壁、细长工件，或砂轮与工件接触面大的磨削及平面磨削等磨削有色金属，塑料、橡胶等非金属材料，以及热敏合金材料工件6）形状【教师】通过多媒体展示“常用砂轮的代号、断面形状及适用范圉”表格，并进行讲解砂轮有许多不同的形状和尺寸，常用砂轮的代号、断面形状及适用范围如表所示。常用砂轮的代号、断面形状及适用范围砂轮名称代号断面形状适用范围平形砂轮1外圆磨削、内圆磨削、平面磨肖味口无IL'磨削筒形砂轮2ElI目端磨平面双斜边砂轮4Cl：磨齿轮及螺纹杯形砂轮6磨平面、内圆，刃磨刀具碗形砂轮IlW7刃磨刀具、磨导轨蝶形一号砂轮12a磨铳刀、较刀、拉刀和齿轮2.砂轮的标记砂轮的标记印在砂轮的端面上，依次由磨具名称、产品标准号、基本形状代号、尺寸、磨料种类、磨料粒度、硬度等级、组织号、结合剂种类、最高工作速度等组成。例如，参考GB/T2484-2018固结磨具一般要求，外径300mm、厚度50mm、孔径75mm、棕刚玉、粒度号60#、硬度L、5号组织、陶瓷结合剂、最高工作速度35m/s的平形砂轮标记为平行砂轮GB/T24841-300×50×75-AF60L5V-35ms0【学生】聆听、思考、理解、记忆课堂抢答【教师】通过多媒体展示不同机床设备和刀具的图片，然后组织学生进行抢答，说出图片对应机床设备或刀具的名称、主要部件和用途等信息【学生】观看、思考、举手抢答【教师】根据学生表现进彳方平价课堂小结【教师】简要总结本节课的要点轴类零件常用的机床设备和刀具【学生】总结回顾知识点作业布置【教师】布置课后作业【学生】完成课后任务教学反思