【文章內容簡介】 氮化硅陶瓷優(yōu)點：①、有較高的強度和韌性；②、有較高的熱穩(wěn)定性；③、有較大的導熱系數(shù)、較小的熱膨脹系數(shù)和小的彈性模量，抗沖擊性能強，切削時可用切削液。問題2：陶瓷材料的應用范圍？基陶瓷刀具適用于鋼、鑄鐵及塑性大的材料（紫銅）的半精加工和精加工，對于冷硬鑄鐵、淬硬鋼等高硬度材料，大件及高精度零件加工特別有效。氮化硅陶瓷刀具在加工鑄鐵及鎳基高溫合金時均取得良好的效果。問題3：超硬刀具材料包括什么？超硬刀具材料包括金剛石和立方氮化硼。問題4：金剛石的性能特點？金剛石具有很高的硬度和耐磨性，硬度高達10000HV，耐磨性是硬質合金的80~120倍，是目前最硬的刀具材料之一。它與金屬的摩擦系數(shù)小，抗粘結能力強，而且切削刃非常鋒利，刃部表面粗糙度參數(shù)值很低。因此，加工表面質量很高，因而適合精加工。但其耐熱性差，切削溫度不得超過700~800℃；強度低、韌性差，對振動很敏感，與鐵的親和力很強，不適于加工黑色金屬材料。金剛石刀具有三種：①、天熱單晶金剛石刀具。刃口極為鋒利，~；②、人造聚晶金剛石刀具。其是在高溫高壓下，借合金的觸媒作用由石墨轉化而成。比天然金剛石更適合做切削刀具，抗沖擊強度提高，可選用較大的切削用量；③、金剛石復合刀片。，行程金剛石與硬質合金的復合刀片。刀片的強度較好，能承受沖擊負荷，并可多次重磨使用。問題5：金剛石刀具材料的應用范圍？目前金剛石主要用于制造砂輪和砂輪修整工具。其中單晶金剛石刀具主要用于有色金屬及非金屬的精密加工，鐘表、儀器制造業(yè)和某些特殊加工，例如計算機磁盤加工。金剛石目前主要用于磨具和磨料，作為刀具多用于有色金屬精加工，加工表面質量很高。問題6：立方氮化硼及其特點？立方氮化硼是由六方氮化硼在高溫高壓下加入催化劑轉變而成的。它是20時間70年代出現(xiàn)的新材料。立方氮化硼的特點：①、有很高的硬度和耐磨性；②、熱硬性很高；③、有較好的導熱性，與鋼鐵的摩擦系數(shù)小；④、抗彎強度與斷裂韌性介于陶瓷與硬質合金之間。問題7：立方氮化硼的應用范圍？立方氮化硼刀具有整體聚晶立方氮化硼和立方氮化硼刀具兩種?？梢詫Υ阌蹭?、冷硬鑄鐵、高溫合金等難加工材料進行半精加工和精加工，其切削速度與用硬質合金刀具加工普通鋼材和鑄鐵的切削速度相當。加工精度可達IT5，足以代替磨削加工。立方氮化硼在切削刀具方面的應用，尚處于初期發(fā)展階段，隨著技術發(fā)展，它的應用日趨廣泛，將是一種大有前途的刀具材料。山西省農業(yè)機械化學校課程 ：金屬切削原理與刀具授 課 時 間時間分配復 習 提 問 5 分所 需 學 時2內 容 講 授 80 分累 計 學 時16課 堂 小 結 5 分課 題：第四章 金屬切削過程的基本規(guī)律 教學目的：使學生了解學習切削過程金屬變性的意義及目的，認識金屬的切削過程，掌握切削行程過程的物理本質及其變形規(guī)律。教學重點：金屬的切削過程切削行程過程的物理本質及其變形規(guī)律教學難點：切削行程過程的物理本質及其變形規(guī)律教學方法及教改手段：課堂教學教學用具：教材分析及教學過程：項目四、金屬切削過程的基本規(guī)律任務一、切削過程的金屬變性一、本節(jié)內容學習的意義、目的及主要內容1. 意義：切削過程中的許多物理現(xiàn)象，如切削力、切削熱、刀具磨損等，都與金屬的變形及其變化規(guī)律有密切的關系，研究切削過程對保證加工質量、提高生產率、降低成本和促進切削加工技術的發(fā)展，有著十分重要的意義。2. 目的：討論金屬材料的切削過程；研究切屑形成過程的物理本質及其變形規(guī)律。3. 主要內容：切削的形成過程及其種類；切削層金屬的變形；切屑變形的規(guī)律。二、切屑的形成過程及其種類1. 切屑的形成過程切削過程中的各種物理現(xiàn)象，都是以切屑形成過程為基礎的。了解切屑形成過程，對理解切削規(guī)律及其本質是非常重要。現(xiàn)以塑性金屬材料為例，說明切屑的形成及切削過程中的變形情況。 在切削過程中，被切金屬層在前刀面的推力作用下產生剪應力，當剪應力達到并超過工件材料的屈服極限時，被切金屬層將沿著某—方向產生剪切滑移變形而逐漸累積在前刀面上，隨著切削運動的進行，這層累積物將連續(xù)不斷地沿前刀面流出，從而形成了被切除的切屑。簡言之，工件上切削層金屬,在刀具前刀面的推擠作用下發(fā)生了塑性變形，最后沿某一面剪切滑移形成了切屑。2. 切屑的種類帶狀切屑為切削塑性材料的切屑節(jié)狀（擠裂）切屑為切削脆性材料的切屑粒狀（單元）切屑崩碎切屑切屑類型、帶狀切屑它的內表面光滑，外表面毛茸。加工塑性金屬材料，當切削厚度較小、切削速度較高、刀具前角較大時，一般常得到這類切屑。它的切削過程平衡，切削力波動較小，已加工表面粗糙度較小。一般加工塑性金屬如低碳鋼、銅、鋁材料時形成此類切屑，必要時需采取斷屑措施。、節(jié)狀（擠裂）切屑這類切屑與帶狀切屑不同之處在外表面呈鋸齒形，內表面有時有裂紋。這是由于剪切面上的局部切應力達到材料強度極限的結果。這種切屑大多在切削速度較低、切削厚度較大、刀具前角較小時產生。、粒狀（單元）切屑切削塑性材料時，若整個剪切面上的切應力超過了材料斷裂強度，所產生的裂紋貫穿切削斷面時，擠裂成粒狀切屑。以上三種切屑只有在加工塑性材料時才可能得到其中，帶狀切屑的切削過程最平穩(wěn)，單元切屑的切削力波動最大。在生產中最常見的是帶狀切屑，有時得到擠裂切屑，單元切屑則很少見。假如改變擠裂切屑的條件，如進一步減小刀具前角，減低切削速度，或加大切削厚度，就可以得到單元切屑。反之，則可以得到帶狀切屑。這說明切屑的形態(tài)是可以隨切削條件而轉化的。、崩碎切屑屬于脆性材料的切屑。這種切屑的形狀是不規(guī)則的，加工表面是凸凹不平的。從切削過程來看，切屑在破裂前變形很小，和塑性材料的切屑形成機理也不同。它的脆斷主要是由于材料所受應力超過了它的抗拉極限。加工脆硬材料，如高硅鑄鐵、白口鐵等，特別是當切削厚度較大時常得到這種切屑。由于它的切削過程很不平穩(wěn)，容易破壞刀具，也有損于機床，已加工表面又粗糙，因此在生產中應力求避免。其方法是減小切削厚度，使切屑成針狀或片狀；同時適當提高切削速度，以增加工件材料的塑性。帶狀、粒狀、節(jié)狀、崩碎切屑是四種典型的切屑，但加工現(xiàn)場獲得的切屑，其形狀是多種多樣的。在現(xiàn)代切削加工中，切削速度與金屬切除率達到了很高的水平，切削條件很惡劣，常常產生大量“不可接受”的切屑。因此是在切削加工中應采取適當?shù)拇胧﹣砜刂魄行嫉木砬?、流出與折斷，使形成“可接受”的良好屑形。即所謂的切屑控制（又稱切屑處理，工廠中一般簡稱為“斷屑”）。三、切削層金屬的變形、切削時的三個變形區(qū)根據(jù)切削區(qū)金屬受力與變形特點不同，把切削區(qū)分為三個不同性質的變形區(qū)，如下圖：第一變形區(qū)（剪切滑移）第二變形區(qū)（纖維化）變形區(qū)第一變形區(qū)（纖維化與加工硬化）、第一變形區(qū)（剪切滑移）從OA線開始金屬發(fā)生剪切變形，到OM線金屬晶粒的剪切滑移基本結束，AOM區(qū)域稱為第一變形區(qū)（或剪切區(qū)），是切屑變形的基本區(qū)，其變形主要特點就是晶粒沿滑移線的剪切變形并隨之產生加工硬化。第一變形區(qū)內金屬的剪切變形過程如圖,當被切削層金屬中某點P，向切削刃逼近到達1點時，其切應力達到材料的屈服強度時點1在向前移動的同時，也沿OA滑移其合成運動將點1流動到2點?；屏繛?2′。隨著滑移的產生，切應力將逐漸增大直到4位置，此時其流動方向與前刀面平行，不再沿OM線滑移。所以OM為終滑移線，OA為始滑移線。圖中的OA、OM虛線實際上是等切應力曲線。在OA到OM之間整個變形區(qū)內，其變形主要特點就是沿滑移線的剪切變形以及隨之產生的加工硬化。從晶體結構看，就是沿晶格中晶面的滑移。切削過程中的晶粒滑移見如下圖 設金屬晶粒是圓形，當受到剪切應力后晶格中晶面發(fā)生滑移，晶粒呈橢圓形，直徑AB變?yōu)闄E圓長軸A′B′，最后A〞B〞成為晶粒纖維化方向。～。且切削速度愈高，寬度愈小。因此可將變形區(qū)視為一個剪切平面，并把此面稱為剪切面。剪切面和切削速度方向間的夾角叫作剪切角，用φ表示。變形特征、切削層金屬沿滑移面的剪切變形，其變形會深入到切削層以下；、切削層金屬經(jīng)剪切滑移變成切屑后可產生加工硬化，即切屑的硬度大于工件材料基本的硬度；、切削層金屬經(jīng)剪切滑移后晶格扭曲，晶粒拉長，即金屬組織纖維化；、切屑厚度變厚，大于切削層厚度，剪切變形越大，切屑厚度越厚；、切屑塑性金屬時，切屑背面呈鋸齒形。變形程度的表示方法、用變形系數(shù)ξ表示切削變形的程度這是一種常用的度量切削變形程度的方法，其中包括兩種辦法。切削厚度變形系數(shù)切削長度變形系數(shù)式中 切削層長度（mm）； 切屑長度（mm）。上述兩種表示切削變形程度的方法中，用得最多，因為和便于測量。、用剪切角表示切削變形程度實踐證明，剪切角的大小與切削力的大小有直接關系。對于同一種金屬，用同樣的刀具，相同大小的切削層，當切削速度高時，剪切角大，剪切面積小，切削力小，說明切削變形小。相反，當剪切角小時，切削力大，說明切削變形大。、用相對滑移表示切削變形程度如下圖所示，當平行四邊形OHMN發(fā)生變形后，其相對滑移為；由上式可知，相對滑移大小與剪切角和前角有關，和越大，相對滑移越小，切削變形越小。剪切角、相對滑移和變形系數(shù)ξ存在以下關系：作業(yè)：P783山西省農業(yè)機械化學校課程 ：金屬切削原理與刀具授 課 時 間時間分配復 習 提 問 5 分所 需 學 時2內 容 講 授 80 分累 計 學 時18課 堂 小 結 5 分課 題：第四章 金屬切削過程的基本規(guī)律 教學目的：使學生了解掌握第二變形區(qū)和第三變形區(qū)變形過程及特點；掌握積屑瘤產生過程、作用及其控制方法；了解掌握影響切削變形的因素。教學重點：第二變形區(qū)和第三變形區(qū)變形過程及特點積屑瘤產生過程、作用及其控制預防方法影響切削變形的因素教學難點：積屑瘤產生過程、作用及其控制預防方法影響切削變形的因素教學方法及教改手段：課堂教學教學用具：教材分析及教學過程：、第二變形區(qū)（纖維化）第二變形區(qū)的變形是指切屑在沿前刀面流動時受前刀面的擠壓、摩擦而產生的進一步變形。這一變形主要集中在和前刀面摩擦的切屑層底面一薄層金屬內。變形特征、切屑底層靠近前面處流速減慢，甚至滯留在前面上，形成滯留層；、切屑底層流經(jīng)前面時產生的摩擦熱使切屑與前面的接觸處溫度進一步升高達到幾百度甚至上千度；、切屑底層因摩擦變形而纖維化，底層長度增加，切屑發(fā)生向上彎曲，與前面的接觸面積減小。前刀面上的摩擦與積屑瘤現(xiàn)象根據(jù)摩擦特點不同，將切屑與前刀面接觸的部分劃分為兩個摩擦區(qū)：內摩擦區(qū)（粘結區(qū)）和外摩擦區(qū)（滑動區(qū)）。、粘結區(qū)：塑性金屬在切削過程中，在近切削刃長度內，切屑與前刀面之間壓力很大（) ，再加上幾百度的高溫（可達900 ℃) ，使切屑底層材料產生軟化，從而粘結在前刀面上高低不平的凹坑形成粘結區(qū)。故切屑與前刀面之間不是一般的外摩擦，而是切屑與前刀面粘結層與其上層金屬之間的相對滑移，稱之為內摩擦。這種內摩擦實際上就是金屬內部的滑移剪切，它不同于外摩擦（外摩擦力的大小與摩擦系數(shù)以及正壓力有關，與接觸面積無關），而是與材料的剪切屈服強度以及粘結面積大小有關。、滑動區(qū):切屑即將脫離前刀面的長度內，切屑與刀面之間的摩擦為外摩擦。、積屑瘤 在某一切削速度范圍內，加工鋼料、有色金屬等塑性材料時，在切削刃附近的前面上會出現(xiàn)一塊高硬度的金屬，它包圍著切削刃，且覆蓋著部分前面，這塊硬度很高的金屬稱作積屑瘤。積屑瘤的化學成分與工件材料相同，它的硬度是工件材料的2~，與刀具前面粘結牢固，能負擔實際切削工作，但不穩(wěn)定，時生時滅，時大時小。積屑瘤的形成切削加工時，切屑與前刀面發(fā)生強烈摩擦而形成新鮮表面接觸。當接觸面具有適當?shù)臏囟群洼^高的壓力時就會產生粘結（冷焊）。于是，切屑底層金屬與前刀面冷焊而滯留在前刀面上。連續(xù)流動的切屑從粘在刀面的底層上流過時，在溫度、壓力適當?shù)那闆r下，也會被阻滯在底層上。使粘結層逐層在前一層上積聚，最后長成積屑瘤。所以積屑瘤的產生以及它的積聚高度與金屬材料的硬化性質有關，也與刃前區(qū)的溫度和壓力分布有關。一般說來，塑性材料的加工硬化傾向愈強，愈易產生積屑瘤；溫度與壓力太低，不會產生積屑瘤；反之，溫度太高，產生弱化作用，也不會產生積屑瘤。走刀量保持一定時，積屑瘤高度與切削速度有密切關系。積屑瘤的作用、積屑瘤能起到增大實際前角，保護刀刃刃口的作用，減小了刀具磨損；同時，當積屑瘤長到最大值時，實際前角增加，從而減小了切削變形和切削力；、積屑瘤還起到了增大切削厚度的作用；、積屑瘤還影響加工表面粗糙度；、積屑瘤還影響切削力的波動；、對刀具壽命的影響。影響積屑瘤的因素、工件材料：材料的塑性越好刀屑之間的接觸長度越大，摩擦系數(shù)越大，切削溫度越高就越易產生粘結，易產生積屑瘤。故應適當提高工件材料硬度，減小加工硬化傾向。、切削速度：降低切削速度，使溫度較低，粘結現(xiàn)象不易發(fā)生；采用高速切削，使切削溫度高于積屑瘤消失的相應溫度；故應使用合理的切削速度。、切削液：采用潤滑性能好的切削液，可減小摩擦和溫度；、刀具前角：增加刀具前角以減小切屑與前刀面接觸區(qū)的壓力、進給量：進給量小切屑與前刀面接觸長度小，摩擦系數(shù)小，切削溫度低，不易產生積屑瘤。、第三變形區(qū)（纖維化與加工硬化）由于切削刀具的刃口存在圓弧，在切削過程中，除產生第一、二變形區(qū)的變形外，切削層金屬中有為△ ac的一層未被切除，而被刀刃圓弧擠壓在工件以加工表面上。這層金屬在刀具刃口的作用下產生彈性和塑性變形。已加工表面在形成過程中，由于刃口和后刀面的擠壓和摩擦作用，表層金屬組織晶粒被拉長、沿著表層平行的方向纖維化，形成硬化層。在硬化層的表面，由于塑性變形嚴重，會產生殘余應力。此切削過程為第三變形區(qū)的變形