郑州大字 机械工程专业 《金属切削原理与机床》 课程教学大纲 大纲制订人：马泳涛、张银霞、牛鹏辉 大纲审定人：孙俊杰 修订日期：2020/07
郑州大学 机械工程专业 《金属切削原理与机床》 课程教学大纲 大纲制订人：马泳涛、张银霞、牛鹏辉 大纲审定人：孙俊杰 修订日期：2020/07
《金属切削原理与机床》课程教学大纲 课程编号：013209 课程名称（中/英文）：金属切削原理与机床/Metal Cutting Principle and Machine Tools 课程类型：专业核心 总学时：50 讲课学时：44 实验学时：6 学 分：3 适用对象：机械工程及相关专业 先修课程：画法几何及机械制图，金工实习，理论力学，材料力学，机械原理，工程材 料及成型技术等。 后续课程：机械制造工艺学，先进制造技术，机械制造自动化技术，生产实习等。 开课单位：机械与动力工程学院 一、课程性质和教学目标 《金属切削原理与机床》课程涉及工程实践中金属切削的基本理论及机床刀具应用等多 方面内容，是机械类各专业的一门极其重要的专业技术基础课程。它在机械类整个教学计划 中起到承上启下的作用，它是联系机械设计、制造以及工艺的纽带，是从基础课学习过渡到 专业课学习的桥梁。 本课程的教学目标为： 1.掌握金属切削材料去除过程中的基本原理与方法，掌握刀具的基本术语、定义及分 类，理解刀具在加工过程中的受力、发热及磨损规律，掌握切屑的形成机理及形态规律，掌 握加工表面的成形以及表面质量影响规律，并能根据零件加工要求进行合理的刀具选型及应 用。 2.理解金属切削机床在金属切削加工中的作用，掌握机床的分类、型号以及功能，了 解机床的结构组成、配套刀具的特点及应用对象，了解掌握磨削加工相关基础内容，能够根 据加工零件的工艺特点合理选用机床和刀具。 本课程的教学目标与毕业要求的对应关系为 序号单业要求 串业要求指标点具体内容 课程目标 1 毕业要求1.31.3幸提机械设计、制造及其自动化领域中的专业基 误程目标2 础知识，能针对复杂机械工程问题进行分析与设计 揭示机械产品或生产系统的工作原理，确定关键因 毕业要求2.32.3能够应用机械工程原理、技术和方法，并综合文 误程日标1 献研究，对复杂机械工程问题的原理进行深刻理解
《金属切削原理与机床》课程教学大纲 课程编号: 013209 课程名称（中／英文）：金属切削原理与机床/Metal Cutting Principle and Machine Tools 课程类型: 专业核心 总 学 时：50 讲课学时：44 实验学时：6 学 分：3 适用对象: 机械工程及相关专业 先修课程：画法几何及机械制图，金工实习，理论力学，材料力学，机械原理，工程材 料及成型技术等。 后续课程：机械制造工艺学，先进制造技术，机械制造自动化技术，生产实习等。 开课单位：机械与动力工程学院 一、课程性质和教学目标 《金属切削原理与机床》课程涉及工程实践中金属切削的基本理论及机床刀具应用等多 方面内容，是机械类各专业的一门极其重要的专业技术基础课程。它在机械类整个教学计划 中起到承上启下的作用，它是联系机械设计、制造以及工艺的纽带，是从基础课学习过渡到 专业课学习的桥梁。 本课程的教学目标为： 1. 掌握金属切削材料去除过程中的基本原理与方法，掌握刀具的基本术语、定义及分 类，理解刀具在加工过程中的受力、发热及磨损规律，掌握切屑的形成机理及形态规律，掌 握加工表面的成形以及表面质量影响规律，并能根据零件加工要求进行合理的刀具选型及应 用。 2. 理解金属切削机床在金属切削加工中的作用，掌握机床的分类、型号以及功能，了 解机床的结构组成、配套刀具的特点及应用对象，了解掌握磨削加工相关基础内容，能够根 据加工零件的工艺特点合理选用机床和刀具。 本课程的教学目标与毕业要求的对应关系为： 序号 毕业要求 毕业要求指标点具体内容 课程目标 1 毕业要求 1.3 1.3 掌握机械设计、制造及其自动化领域中的专业基 础知识，能针对复杂机械工程问题进行分析与设计， 揭示机械产品或生产系统的工作原理，确定关键因 素。 课程目标 2 2 毕业要求 2.3 2.3 能够应用机械工程原理、技术和方法，并综合文 献研究，对复杂机械工程问题的原理进行深刻理解， 课程目标 1
证实解决方案的合理性，以获得有效结论。 毕业要求1山.11山.1理解机械产品/系统的设计、制造、挖制等过料 课程目标1和2 中工程管理与经济经策的重要性，掌握工程项目中 涉及的管理原理与经济经策方法： 二、教学的基本要求 本课程教学的基本要求是：使学生建立机床、刀具以及金属切削过程的内在联系，建立 设计、结构、制造、工艺的机械工程全流程的概念，掌握机床刀具在机械加工中的作用，掌 握刀具特有几何参数的特点及应用：了解切削过程中的力、热作用以及刀具寿命的影响因素， 了解机械制造新型机床及刀具的发展，具备制造工艺装备与设计过程相互融合的能力，具有 继续自学并结合工作实践应用、扩展的能力。 三、课堂教学内容及目标 本课程采用模块化教学，教学内容共有九个模块。 棋块一刀具的基本定义及材料6学时（反映教学目标1 目标： (1)了解刀具、机床、夹具、量具在机械制造过程中的相互关系： (2)了解刀具在金属切削过程中的作用： (3)掌握刀具几何角度定义的参考坐标系、关键几何参数以及相关概念 (4)掌握常用刀具材料的分类、性能特点及选择应用。 模块二：金属切削过程8学时（反映教学目标1） 目标： (1)掌握金属切削的变形规律 (2)掌握切削力及切削温度的变化规律，能够利用切削力经验公式进行切削功率及机 床功率的计算和校核： (3)掌握刀具磨损、破损及刀具耐用度的概念： (4)了解工件材料切削加工性的概念及表达方法： (5)了解切削液的作用及其分类，能够根据切削条件合理选用切削液。 棋块三：加工表面质量及合理控制6学时（反映教学目标1） 目标： (1)了解已加工表面质量的概念及评定标准： (2)掌握影响加工表面质量的因素及规律，理解合理控制表面质量的切削工艺条件： (3)掌握刀具几何参数及切削用量的合理选择： (4)了解难加工材料的加工特性及解决方案
证实解决方案的合理性，以获得有效结论。 3 毕业要求 11.1 11.1 理解机械产品/系统的设计、制造、控制等过程 中工程管理与经济经策的重要性，掌握工程项目中 涉及的管理原理与经济经策方法； 课程目标 1 和 2 二、教学的基本要求 本课程教学的基本要求是：使学生建立机床、刀具以及金属切削过程的内在联系，建立 设计、结构、制造、工艺的机械工程全流程的概念，掌握机床刀具在机械加工中的作用，掌 握刀具特有几何参数的特点及应用；了解切削过程中的力、热作用以及刀具寿命的影响因素， 了解机械制造新型机床及刀具的发展，具备制造工艺装备与设计过程相互融合的能力，具有 继续自学并结合工作实践应用、扩展的能力。 三、课堂教学内容及目标 本课程采用模块化教学，教学内容共有九个模块。 模块一：刀具的基本定义及材料 6 学时（反映教学目标 1） 目标： （1）了解刀具、机床、夹具、量具在机械制造过程中的相互关系； （2）了解刀具在金属切削过程中的作用； （3）掌握刀具几何角度定义的参考坐标系、关键几何参数以及相关概念； （4）掌握常用刀具材料的分类、性能特点及选择应用。 模块二：金属切削过程 8 学时（反映教学目标 1） 目标： （1）掌握金属切削的变形规律； （2）掌握切削力及切削温度的变化规律，能够利用切削力经验公式进行切削功率及机 床功率的计算和校核； （3）掌握刀具磨损、破损及刀具耐用度的概念； （4）了解工件材料切削加工性的概念及表达方法； （5）了解切削液的作用及其分类，能够根据切削条件合理选用切削液。 模块三：加工表面质量及合理控制 6 学时（反映教学目标 1） 目标： （1）了解已加工表面质量的概念及评定标准； （2）掌握影响加工表面质量的因素及规律，理解合理控制表面质量的切削工艺条件； （3）掌握刀具几何参数及切削用量的合理选择； （4）了解难加工材料的加工特性及解决方案
棋块四：磨削2学时（反映教学目标2） 目标： (1)了解磨削加工的分类及特点，对比磨削与切削加工的不同点： (2)掌握砂轮的主要特性及其选择原则： (3)掌握磨削过程中磨粒参与切削的过程与特点，以及砂轮的磨损规律及修整方法。 棋块五：机床的分类及运动分析4学时（反映教学目标2） 目标： (1)掌握机床分类方式、代号命名规则： (2)理解零件成形表面的成形原理及其形成方法 (3)掌握机床简单运动及复合运动的分类以及内外传动链的特点。 模块六：车床及车刀6学时（反映牧学目标2） 目标： (1)了解车床的工艺范用及布局特点，了解车床重要组成件： (2)掌握C6140车床的传动路线以及内联系传动链特点，主运动外联系传动链的特 点： (3)了解CA6140车床的主要构造的功能 (4)掌握车刀的种类、特点以及功能。 模块七：齿轮加工机床及齿轮加工刀具4学时（反映教学目标2） 目标： (1)了解常用齿轮加工方法的原理、特点及对应的机床刀具： (2)掌握滚齿机的运动分析，加工直齿圆柱齿轮与斜齿圆柱齿轮传运链的特点以及合 成机构的作用： (3)了解滚齿机的传动系统 (4)掌握滚刀的原理及特点： (5)了解其他齿轮加工机床的分类、特点及应用范围。 棋块八：其他机床及数控机床2学时（反映教学目标2） 目标： (1)了解其他常用传统机床的特点、应用范围及对应的刀具： (2)了解数控机床的特点、分类及刀具，并与传统机床进行对比。 棋块九：机床结构设计6学时（反映教学目标2） (1)掌握机床主要参数及分级传动设计方法： (2)了解机床常用结构件的分类、组成及特点。 四、实验教学内容及要求 实验教学分为“车刀标注角度的测量”、“CA6140车床结构剖析”和“Y3150E滚齿机 的调整实验”等三个实验
模块四：磨削 2 学时（反映教学目标 2） 目标： （1）了解磨削加工的分类及特点，对比磨削与切削加工的不同点； （2）掌握砂轮的主要特性及其选择原则； （3）掌握磨削过程中磨粒参与切削的过程与特点，以及砂轮的磨损规律及修整方法。 模块五：机床的分类及运动分析 4 学时（反映教学目标 2） 目标： （1）掌握机床分类方式、代号命名规则； （2）理解零件成形表面的成形原理及其形成方法； （3）掌握机床简单运动及复合运动的分类以及内外传动链的特点。 模块六：车床及车刀 6 学时（反映教学目标 2） 目标： （1）了解车床的工艺范围及布局特点，了解车床重要组成件； （2）掌握 CA6140 车床的传动路线以及内联系传动链特点，主运动外联系传动链的特 点； （3）了解 CA6140 车床的主要构造的功能； （4）掌握车刀的种类、特点以及功能。 模块七：齿轮加工机床及齿轮加工刀具 4 学时（反映教学目标 2） 目标： （1）了解常用齿轮加工方法的原理、特点及对应的机床刀具； （2）掌握滚齿机的运动分析，加工直齿圆柱齿轮与斜齿圆柱齿轮传运链的特点以及合 成机构的作用； （3）了解滚齿机的传动系统； （4）掌握滚刀的原理及特点； （5）了解其他齿轮加工机床的分类、特点及应用范围。 模块八： 其他机床及数控机床 2 学时（反映教学目标 2） 目标： （1）了解其他常用传统机床的特点、应用范围及对应的刀具； （2）了解数控机床的特点、分类及刀具，并与传统机床进行对比。 模块九：机床结构设计 6 学时（反映教学目标 2） （1）掌握机床主要参数及分级传动设计方法； （2）了解机床常用结构件的分类、组成及特点。 四、实验教学内容及要求 实验教学分为“车刀标注角度的测量”、“CA6140 车床结构剖析”和“Y3150E 滚齿机 的调整实验”等三个实验
实验1：车刀标注角度的测量2学时（反映教学目标1） (1)了解车刀量角台的结构 (2)用车刀量角台测量车刀标注角度 1)校准车刀量角台的原始位置 2)主偏角心的测量 3)刃倾角s的测量 4)前角%的测量 5)后角a,的测量 6)副偏角x,的测量 7)副后角a。的测量 8)法平面前角n和后角a的测量 9)切削深度（进给）方向剖面前角%(》和后角a,()的测量 实验2：CA6140车床结构剖析2学时（反映教学目标2） (1)全面了解、观察C6140的总体布局，看懂机床标牌符号的意义，了解主轴箱、进 给箱、油板箱上手柄的位置及操作方法和结构。 (2)由指导教师空载操作，指导学习各部件的运动状态 (3)主轴箱部件： 1)了解主传动系统的传动路线，主轴的正转、反转及各种转速是如何调整实现的。 2)结合挂图了解摩擦离合器的结构和工作原理。如何调正和操作 3)轴I、III、V、VT上的滑移齿轮，是如何被操作的，看懂它们的结构、工作原理 和操作方法及啮合位置。 4)结合挂图，观察主轴前轴承、中轴承、后轴承、轴上齿轮、离合器的构造，了解前 后轴承的作用及调整方法。 5)观察卸荷皮带轮的结构及如何调正皮带的松紧。 6)了解挂轮架的结构及调整方法。 7)了解主轴箱的润滑系统及各传动件的润滑油的流径路线。 (4)进给箱部件 结合进给箱展开图及传动系统图，观察基本组增倍组操纵机构。螺纹种类移换机构，以 及光、丝杠传动的操纵机构。 (5)溜板箱（结合挂图及课本插图） 纵、横向的机动进给及快速移动的操作机丝光杠进给的互锁机构，开合螺母机构，超越 离合器及过载保险装置。 (6)刀架 刀架总体是由床鞍、横刀架、转盘、小刀架、方刀架五部分组成，结合这些部件的结构 和装配图分析其工作原理
实验 1：车刀标注角度的测量 2 学时（反映教学目标 1） （1）了解车刀量角台的结构 （2）用车刀量角台测量车刀标注角度 1）校准车刀量角台的原始位置 2）主偏角 κr的测量 3）刃倾角 λs 的测量 4）前角 γ0 的测量 5）后角 αo的测量 6）副偏角 κ’r 的测量 7）副后角 α’0 的测量 8）法平面前角 γn和后角 αn 的测量 9）切削深度（进给）方向剖面前角 γp（γf）和后角 αp（αf）的测量。 实验 2：CA6140 车床结构剖析 2 学时（反映教学目标 2） （1）全面了解、观察 CA6140 的总体布局，看懂机床标牌符号的意义，了解主轴箱、进 给箱、油板箱上手柄的位置及操作方法和结构。 （2）由指导教师空载操作，指导学习各部件的运动状态。 （3）主轴箱部件： 1）了解主传动系统的传动路线，主轴的正转、反转及各种转速是如何调整实现的。 2）结合挂图了解摩擦离合器的结构和工作原理。如何调正和操作。 3）轴 II、III、IV、VI 上的滑移齿轮，是如何被操作的，看懂它们的结构、工作原理 和操作方法及啮合位置。 4）结合挂图，观察主轴前轴承、中轴承、后轴承、轴上齿轮、离合器的构造，了解前 后轴承的作用及调整方法。 5）观察卸荷皮带轮的结构及如何调正皮带的松紧。 6）了解挂轮架的结构及调整方法。 7）了解主轴箱的润滑系统及各传动件的润滑油的流径路线。 （4）进给箱部件 结合进给箱展开图及传动系统图，观察基本组增倍组操纵机构。螺纹种类移换机构，以 及光、丝杠传动的操纵机构。 （5）溜板箱（结合挂图及课本插图） 纵、横向的机动进给及快速移动的操作机丝光杠进给的互锁机构，开合螺母机构，超越 离合器及过载保险装置。 （6）刀架 刀架总体是由床鞍、横刀架、转盘、小刀架、方刀架五部分组成，结合这些部件的结构 和装配图分析其工作原理