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《车工》教案2


模块一 车削的基础知识
本项目参考节数: 本项目参考节数:2 节 课题 参考资料 参考资料 教学方法 知识与技 能目标

项目 2
教材、教参《车工工艺与技能训练》 学生讨论,示范,讲解与展示
1.了解车刀的种类及用途 2.了解车刀的结构特点 3.掌握车刀的主要角度及作用 1.车刀的组成

车刀
教学配套 授课节数 课件 2节

知识连接

2.常用车刀的种类 3.车刀的主要角度及作用 4.车刀的刃磨 1.常用车刀的种类

学习重点

2.车刀的主要角度及作用 3.车刀的刃磨 1.不要单纯讲常用车刀的种类,要结合车刀的用途讲解种类。通过常用的焊接式车刀 的缺点, 引出近年来国内外大力发展和广泛应用的先进刀具——硬质合金可转位车刀, 指 出这是车刀的发展方向 2.以 75°车刀为典型车刀讲解车刀的组成,重点是车刀切削部分的几何要素,并逐渐 总结如下:

实施建议
再出示 45°车刀并分析,和 75°车刀对比出车刀切削部分的几何要素数量的不相同 3.车刀几何角度的分析对学生空间想象力要求较高,而选择车刀的几何角度,又是加 工方案中的重要步骤;所以车刀几何角度是教学中的重点,也是难点 车刀几何角度和三个基准坐标平面可用实物、 挂图或自制的模型等教具以及多媒体等教 学手段形象讲解,用直观教学手段突破此难点,以加深学生的理解 4.车刀的几何角度存在较多变化。在处理该难点时,以容易学习、便于观察的 75°车 刀为典型车刀讲解,像其他 45°车刀、90°车刀也要涉及,但应注意 3 种车刀的对比 5.总结时,沿着下面 3 条路线总结出车刀切削部分的几何要素和 6 个几何角度:

1

6.再从以下 2 个方面划分车刀的角度

在讲解“按所在基准坐标平面测量的车刀角度”时,注意车刀角度标注符号下标的英语 小写字母,与测量该角度用的基准坐标平面符号下标一致。例如下标 r 就表示 pr 平面,下 标 s 就表示在 ps 平面,下标 o 就表示在 po 平面,右上角加一撇表示副切削刃上的平面或 角度

通过对车刀的认知和刃磨进行评价

准备: 准备: 1.地点:实习车间 2.教具: 1)车刀 75°车刀、45°车刀、90°车刀、切断刀、机夹式车刀、螺纹车刀、 课后评价 课后评价 (或后面 的课后总 结)
内孔车刀等 2)砂轮机 (氧化铝、碳化硅砂轮各 1 个)

3)车刀几何角度测量仪、万能角度尺等量具 4)平板

3.评价表:学生每人或每小组一份 要求: 要求:让学生动手操作,并进行简单介绍。包括认识各种车刀;知道测量车刀几何角度
的辅助平面及切削部分的几何要素; 能测量出车刀的几何角度; 初步掌握车刀刃磨的一般 顺序

评价:根据完成情况,对每个学生或小组作出客观评,价并填入表格留存 评价:

【组织教学】 组织教学】
检查学生出勤,作好学生考勤记录。 强调课堂纪律,活跃课堂气氛。 强调实习纪律,做好安全文明生产。

【复习巩固】 复习巩固】
1.复习 上次课主要介绍了本课程的任务、 特点与学习方法和车床的主要类型、 工作方 法及应用以及卧式车床。对 CA6140 型卧式车床进行了重点学习。
2

2.提问 (1)车床的种类有哪些? (2)简述卧式车床的加工范围。 3.作业讲评

作业完成情况统计表
班级 应交(本) 实交(本) 缺少(学生姓名)

1.作业
批 阅 情 况



2.交作业 3.作业的 4. 5. 式 作业评 成 应 工 范

1 的 加 车工 业。 种类 2 的情况( 工 的 车 3 车 。

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1 1) (1) (2) (3) (4) 2) (1) 。 (2) Ps 。 (3) 车
3

的 的 ( ) 的 车 的 的 的 的 ps。 。 车 的 的

3)主剖面的特征 (1)通过主切削刃上的某选定点,并同时垂直于基面和切削平面的平面,简称为主剖 面 po;也可以认为,主剖面是指通过主切削刃上的某选定点,垂直于主切削刃在基面上投 影的平面。剖面一般是指主剖面。 (2)通过副切削刃上的某选定点,并同时垂直于基面和切削平面的平面,简称为副剖 面 po;也可以认为,副剖面是指通过副切削刃上的某选定点,垂直于副切削刃在基面上投 影的平面。 (3)对于车削,一般可认为剖面是铅垂面。 2.车刀的主要角度

四、车刀的刃磨
刃磨车刀时, 根据不同的车刀材料, 选择白色氧化铝或绿色碳化硅砂轮对车刀进行刃磨。 车刀刃磨的一般顺序是: 磨主后刀面→磨副后刀面→磨前刀面→磨刀尖圆弧→油石研磨 各刀面。

【技能训练】 小时) 技能训练】 (6 一、目标任务
1.了解车刀的种类及用途 2.了解车刀的结构特点 3.掌握车刀的主要角度及作用

二、示范操作
1.认识车刀:75°车刀、45°车刀、90°车刀、切断刀、机夹式车刀、螺纹车刀、内孔刀等。 2.车刀的结构特点及运用:整体式车刀、焊接式车刀、机夹式车刀。 3.刃磨车刀:选择合适的砂轮刃磨车刀,讲解刃磨要领和一般顺序。通过演示加深对刃磨 车刀的感性认识。 4.测量车刀的几何角度:测量刃磨和未刃磨车刀的几何角度,判断是否能使用。 5.试车削工件:用刃磨好的车刀车削工件,观察车刀在车削过程中的情况。真实的车削可 激发学生练习的兴趣。

三、分组练习(见附表) 分组练习
按课题小组轮流练习,完成本次课的训练任务。

四、巡回指导
1.身体不准靠近旋转表面,严格通电,确保设备和人身安全。 2.适当讲解各种车刀的特点及其应用。 3.讲解刃磨要领和一般顺序。 4.讲解测量车刀几何角度的方法。 5.分析车刀在车削过程中的情况,强调注意事项。 6.及时纠正练习中出现的问题。

【课题总结】 课题总结】
本次课主要介绍了车刀的组成、 常用车刀的种类、 车刀的主要角度及作用和车刀的刃磨。 对常用车刀的种类和车刀的主要角度及作用进行了重点讲解。 通过学习这些内容, 知道了常 用车刀的特点、用途及刃磨要领,为今后顺利地车削工件打下了良好基础。

【布置作业】 布置作业】
4

1.刀头一般由哪些部分组成? 2.车刀的主要角度有哪些?它们的主要作用是什么? 3.在主剖面、基面、切削平面中测量的车刀角度分别有哪些? 4.按用途车刀的种类有哪些? 5.高速钢和硬质合金车刀,应分别选择什么样的砂轮? 6.简述车刀刃磨的一般顺序。 7.刃磨一把如图 2-1 所示的 75°车刀,并测量其主要角度。 8.测量出如图 2-2 所示车刀的各主要角度。

图 2-1

75°车刀

a) 90°车刀 图 2-2 车刀

b) 切断刀

【补充材料】 补充材料】 一、车刀图画法
为了不断改进车刀以及学习和交流先进刀具,中级车工学生应逐渐掌握车刀图的画法。 画车刀图的一般步骤为: (1)先画出车刀在基面上的投影图(俯视图) ,可标注主偏角 κr、副偏角 κr′和刀尖角 εr(刀尖角一般不标注) ; (2)作主切削刃的延长线,然后画主剖面图,可标注前角 γo、主后角 αo、倒棱及断屑 槽尺寸; (3)作副切削刃的延长线,然后画副剖面图,可标注副后角 αo′; (4)主切削刃在切削平面的垂直方向作 S 向视图,可标注刃倾角λs; (5)如刀尖处形状较为复杂或标注尺寸的部位过小时,可作刀尖处局部放大图,标注 刀尖圆弧及修光刃长度等;
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(6)也可标注其他参数,如刀片的型号和代号 (或牌号),刀柄的材料和尺寸,切削用 量及使用注意事项等。

二、车刀切削部分几何参数的选择
车刀切削部分合理的几何参数是指在保证加工质量和刀具寿命的前提下, 能满足提高生 产效率和降低成本的刀具的形状、角度和数值。这些参数选择得是否合理,对于刀具寿命、 加工质量和生产效率有很大影响。 粗车塑性材料时选择图 2-3 所示的 75°硬质合金外圆车刀较为合适,这是一把典型的粗 车刀。

图 2-3

75°硬质合金外圆车刀

(一)主偏角的选择
1.根据工艺系统刚度选取 在工艺系统刚度不足的情况下,为减少背向力 Fp,应取较大的主偏角 κr=80°~93°;反 之,取较小的主偏角 κr=45°~60°。 2.根据工件材料选取 加工硬度和强度较高的材料时,为了延长刀具寿命,应取较小的主偏角 κr=10°~30°。 3.根据加工表面形状选取 如车台阶轴或车盲孔时取 κr≥90°;车削需从中间切入的工件时,取 κr=45°~60°。硬质 合金车刀合理主偏角的参考值,见表 1-2-1。

(二)副偏角的选择
副偏角的合理数值首先应满足加工表面的质量要求,其次要考虑刀尖强度和散热体积。 1.一般刀具的副偏角,在不引起振动的情况下可选取较小的数值 κ=5°~10°。 2.精加工刀具的副偏角应取得更小些。必要时,可磨出一段 κrˊ=0°的修光刃。 3.加工高强度、高硬度材料或断续切削时,应取较小的副偏角 κrˊ=4°~6°, 以提高刀尖强度。 4.为了保证切断刀刀头强度并且使重磨后的主切削刃宽度变化较小,只能取较小的副 偏角 κrˊ=1°~2°。 硬质合金车刀合理的副偏角,见表 2-1。 表 2-1 硬质合金车刀合理偏角参考值
加 工 情 况 主偏角 κr 副偏角 κ r


6

粗车,无中间切入

工艺系统刚度好 工艺系统刚度差

45°,60°,75° 65°,75°,90° 90°,93° 45° 60°,75° 10°~30° 45°~60° 60°~90°

5°~10° 10°~15° 6°~10° 0°~5° 0°~5° 4°~10° 30°~45° 1°~2°

车削细长轴、薄壁件 精车,无中间切入 工艺系统刚度好 工艺系统刚度差

车削冷硬铸铁,淬硬钢 从工件中间切入 切断刀、车槽刀

(三)过渡刃的选择
刀尖是车刀工作条件最恶劣的部位,其强度较差,切削力和切削热又较集中,很容易磨 损。若刀尖处磨有过渡刃,则能显著改善刀尖的切削性能,提高刀具寿命。 过渡刃有直线形过渡刃和圆弧形过渡刃两种,见图 1-2-4。

图 1-2-4 1.直线形过渡刃

过渡刃

a)直线形 b)圆弧形 (1)直线形过渡刃的特点 直线形过渡刃可提高刀具寿命,并改善工件表面质量。过 渡刃偏角 κrε 越小, 对工件表面的修光作用越好。 直线形过渡刃刃磨方便, 适用于各类刀具。 (2)直线形过渡刃的参考值,见表 2-2。 表 2-2 直线形过渡刃的参考值
车刀种类 粗加工及强力切削刀具 过渡刃偏角 κrε κrε=1/2κr 过渡刃宽度 bε bε≈(1/5~1/4)ap 一般 bε=0.5~2mm 精加工车刀 切断刀 κrε=1°~2° κrε=45° bε=0.5~1mm bε≈1/5a(a—主切削刃宽度) 一般 bε=0.5~1mm

2.圆弧形过渡刃 (1)圆弧形过渡刃的特点 选用合理的刀尖圆弧半径 rε 可提高刀具的寿命,并对工件 表面有较好的修光作用,但刃磨较困难;刀尖圆弧半径过大时,会使背向力 Fp 增大,切削 时易引起振动。 (2)刀尖圆弧半径 rε 的参考值 1)高速钢车刀:选择 rε=1~3mm。 2)硬质合金车刀:一般选择 rε=0.5~1.5mm,精车可取大些,粗车可取小些。

(四)前角的选择
选择前角应考虑“锐中求固”的原则,即在保证车刀有足够强度的前提下,力求锋利。在 使切削刃锋利的同时,设法强化刀尖和切削刃。

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通常根据刀具材料、工件材料和加工条件选择前角。 1.按刀具材料选择 高速钢的抗弯强度与冲击韧度比硬质合金高, 因此高速钢刀具可选用较大的前角, 硬质 合金刀具则应选择较小的前角。 2.按工件材料选择 (1)车削塑性材料时,前角应取较大值;车削脆性材料时,一般应选用较小的前角, 但不宜选用负前角。 (2)工件材料的强度、硬度较低时,选用较大前角;反之,选用较小的前角。用硬质 合金刀具加工特硬材料(如淬硬钢)和强度很高的材料(如高锰钢)时,应选用负前角 γo =-15°~-5°。 3.按加工条件选择 (1)粗车时,特别是断续车削,承受冲击载荷时,应选用较小的前角;精车时,应选 用较大的前角。 (2)工艺系统刚度较差时,应选用较大的前角。 (3)成形刀和螺纹精车刀,应选用较小的前角。 常用车刀合理前角见表 2-3。 表 2-3 车刀前角的参考值 工 件 材 料 铝及铝合金 紫铜及铝合金(软) 铜合金(脆性) 结构钢 灰铸铁和 可锻铸铁 粗加工 精加工 σb<800MPa σb=800~1000 MPa ≤220HBS >220HBS 前角 γo 高速钢刀具 30°~35° 25°~30° 10°~15° 5°~10° 20°~25° 15°~20° 20°~25° 10° 10°~15° 硬质合金刀具 30°~35° 25°~30° 10°~15° 5°~10° 15°~20° 10°~15° 15°~20° 8° 5°~10°

铸、锻钢件或断续切削灰铸铁

注:表列硬质合金车刀的前角数值是指刃口磨有倒棱的情况。

(五)倒棱的选择
倒棱是指沿着切削刃在车刀前面上磨出负前角的小棱面。 倒棱有两个参数, 即倒棱前角 γo1 和倒棱宽度 bγ1。但倒棱宽度 bγ1 过大和倒棱前角 γo1 过小,切削力会增大很多。倒棱 参数的选择应使切削力增加不多,但又要保证刀具寿命有明显提高。 在正前角的硬质合金车刀上, 沿切削刃磨出倒棱是强化切削刃的有效措施。 在一般加工 条件下,用硬质合金车刀车削碳钢和合金钢,取 bγ1=(0.3~0.8)f,γo1=-10°~-5°。 在粗车铸钢件、锻钢件或断续切削时,如机床功率和刚度许可,亦取较宽的倒棱即:bγ1= (1.5~2)f,γo1=-15°~-10°。

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图 1-2-5 倒棱 a)γo1<0° b)γo1=0° 在前面上磨出断屑槽, 并沿主切削刃磨倒棱, 可在强化切削刃的同时得到较大的前角 (γo =25°~30°) ,并使切屑容易卷曲折断。

(六)后角的选择
1.粗加工时以确保刀具强度为主,应取较小的后角 αo=4°~6°;精加工时以保证加工 质量为主,一般取 αo=8°~12°。 2.切削塑性材料时,应取较大的后角;切削脆性材料时,应取较小的后角。 3.高速钢车刀的后角可比同类型的硬质合金车刀稍大一些。 4.工艺系统刚度差,容易出现振动时,应适当减小后角。 5.一般车刀的副后角 αoˊ选取和后角 αo 相同的数值。但切断刀受刀头强度限制,应 选用较小的副后角 αoˊ=1°30′~2°。 硬质合金车刀的后角见表 2-4。 表 2-4 硬质合金车刀合理后角参考值 工件材料 低碳钢 中碳钢 合金钢 淬火钢 不锈钢(奥氏体) 合理后角 粗车 8°~10° 5°~7° 5°~7° 精车 10°~12° 6°~8° 6°~8° 工件材料 灰铸铁 铜及铜合金(脆) 铝及铝合金 钛合金 σb≤1.177GPa 合理后角 粗车 4°~6° 6°~8° 8°~10° 精车 6°~8° 6°~8° 10°~12°

8°~10° 6°~8° 8°~10°

10°~15°

为了减少刃磨和重磨的工作量,在硬质合金刀具和陶瓷刀具上常磨出双重后角,见图 2-6。图中 αo 为硬质合金刀片部分的后角,αo1 为刀柄部分的后角。为了防止内孔车刀后面 和孔壁摩擦,又不使后角磨得太大而削弱刀柄强度,αo1 可略大些。

图 2-6 (七)刃倾角的选择

双重后角

当刃倾角 λs 越大时,刀具的实际前角越大,可使切削力下降。当负 λs 的绝对值增大时,背向力 Fp 增加易引起振动,且切屑易擦伤已加工表面。刃倾角的数值 主要根据排屑方向、刀具强度和加工条件合理选取。
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1.加工普通碳钢和灰铸铁,粗车时选取 λs=-5°~0°;精车时选取 λs=0°~5°;有冲 击 负 荷 时 , λ s = - 1 5 ° ~ - 5 ° ; 冲 击 特 别 大 时 , 负 λs 可取更大的绝对值,甚至取 λs=-45°~-30°。 2.车削淬硬钢,λs=-50°~-12°或者负值的绝对值更大些。 3.工艺系统刚度不足时,尽量不用负值刃倾角。 4.微量精车外圆、精车孔时,也可采用大刃倾角:λs=45°~75°。

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