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1、 摘要 用于切削加工的刀具种类繁多，但刀具切削部分的组成确有共同之处。车刀的切削部分可看作是各种刀具切削部分最基本的形态。车刀是最典型的刀具，其他刀具都可以看作是由车刀演化而来的，车刀是其它刀具的基础。把车刀角度研究清楚了，就可以在此基础上研究其他刀具角度。因此，我们要掌握车刀切削部分的构造要素、车刀标注角度参考系及车刀标准角度的基本概念，并且了解车刀角度测量仪的构造和使用方法，学会用它测量车刀的比标注角度、绘制车刀标注角度图。关键词：车刀；切削加工；刀具 目录摘要i第1章 绪论1第2章 基本定义22.1 基本定义22.2 刀具的几何参数32.2.1刀具切削部分的表面与刀刃32.2.2确定刀具
2、切削角度的参考平面42.3刀具标注角度的参考系52.4刀具的标注角度62.4.1刀具在正交平面参考系中的标注角度6第3章 刀具合理几何参数的选择73.1 前角的功用及选择73.1.1前角的功用73.1.2前角的选择73.2 后角的选择93.3 主偏角、副偏角及刀尖形状的选择103.3.1主偏角的功用及选择103.4 副偏角的功用113.5 刀尖形状及尺寸的选择123.6 刃倾角的选择12第4章 车刀角度的测量134.1目的与要求144.2测量原理与实验方法144.2.1量角器和量角台的结构14结 论21参考文献23附录2424第1章绪论 近年来由于机械制造工业的迅速发展，对刀具的要求也日益提高
3、。为了提高刀具的使用效率，延长刀具的使用寿命，除了在设计刀具时正确地决定刀具的几何外形，合理地选用刀具材料，规定必要的热处理硬度外，在制造过程中尚须对刀具进行严格的检验，以保证符合图纸上所规定的外形尺寸及技术条件等要求。 在金属切削加工中，车刀是一种广泛使用的刀具，在车床上使用各种车刀，可完成工件的外圆、端面、车槽或切断，以及车孔和车内外螺纹等加工工艺。 车刀切削部分各个刀面和刀刃在空间是互相倾斜的,为了确定它们在空间的位置和角度,根据切削运动的方向,假想出三个辅助平面：基面、切削平面和主平面（主剖面），形成主平面（主剖面）参考系。车刀的主要切削角度就是依据假想的三种辅助面和车刀上倾斜的各个刀
4、面、刀刃来确定和定义的。用通常的量角器、角度尺是无法准确地测量出车刀的各种切削角度值。一般的中小型机械制造工厂里,只能由工人凭经验磨刀,所以车刀角度无法确认。为此,我设计制造出一种简便的车刀切削角度测量器,它使用方便、准确直观、效果良好，即可用于教学、又可用于生产实践。仪器的主扇形板安装在滑座上,可相对支柱轴线转动和固定,它相对本身轴线和支柱轴线转动的角度均可由指针示出。测量尺与车刀前面接触的基准刀口边平行于底座分布。 为了满足机器制造、金属加工及其他部门对金属切削刀具的需求，首先必须提高其生产速度，第二，要显著提高刀具质量，最后，要改进刀具的使用。其中，提高金属切削刀具的质量乃是达到最大限度
5、满足对切削刀具需求的基本方法。 第2章 基本定义2.1 基本定义 切削运动：直接切除金属层，使之转变为切削的运动称为切削的运动。 主运动：使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本的运动，成为主运动。这个运动的速度最高，消耗功率最大。例如，外圆车削时的工件旋转运动和平面刨削时的刀具直线往复运动，都是主运动。其他切削加工方法中的主运动也同样是由工件和刀具来完成的，其形式可以是旋转运动和直线运动，但每种切削加工方法的主运动通常只有一个。进给运动：使主运动能够继续切除工件上多余的金属，以便形成工件表面所需的运动，称为进给运动。例如外圆车削时车刀的纵向连续直线进给运动，和平面刨削时工件的间歇直线进给运
6、动。其它切削加工方法中也是由工件或由刀具来完成进给运动的，但进给运动可能不只一个。它的运动形式可以是直线运动、旋转运动或两者的组合，但无论哪种形式的进给运动，它消耗的功率都比主运动药效。 总之，任何切削加工方法都必须有一个主运动，可以有一个或几个进给运动。主运动和进给运动可以由工件或刀具非别完成，也可以由刀具单独完成（例如在钻床上钻孔或铰孔）。 待加工表面：它是工件上即将被切去的表面，随着切削过程的进行，它将逐渐减小，直至全部切去； 已加工表面：它是刀具切削后在工件上形成的新表面，并随着切削的继续进行而逐渐扩大； 过度表面：它是刀刃正切削着的表面，并切是切削过程中不断改变着的表面，但它总是处在
7、待加工表面与已加工表面之间。 切削用量：所谓切削用量是指切削速度、进给量河背吃刀量三者的总称。切削速度：它是切削加工时，刀刃上选定点相对于工件的主运动的速度。刀刃上各点的切削速度可能是不同的。当主运动为旋转运动时，刀具或工件最大直径处的切削速度由下式确定：式中d 完成主运动的刀具或工件的最大直径（mm）； n 主运动的转速（r / s或r / min）。 进给量f：它是工件或刀具的主运动每转或每一行程时，工件和刀具两者在进给运动方向上的相对位移量。例如外圆车削时的进给量f是工件每转一转时车刀相对于工件在进给运动方向上的相对位移量,其单位为mm / r；又如在牛头刨床上刨削平面时，则进给量f是刨
8、刀每往复一次，工件在进给运动方向上相对于刨刀的位移量，其单位为mm /双行程。 在切削加工中，也有用进给速度vf来表示进给运动的。所谓进给运动vf是刀刃上选定点相对于工件的进给运动的速度，其单位为mm / s。若进给运动为直线运动，则进给速度在刀刃上各点是相同的。 背吃刀量：对外圆车削和平面刨削而言，背吃刀量等于工件已加工表面与待加工表面间的垂直距离；其中外圆车削的背吃刀量 = 式中 工件待加工表面的直径（mm）。 工件已加工表面的直径（mm）。2.2 刀具的几何参数 用于不同切削加工方法的刀具，种类很多，但是它们参加切削的部分在其和特征上却具有共性。外圆车刀的切削部分可以看作是各类刀具切削部
9、分的基本形态；其它各类刀具，包括复杂刀具，根据它们的工作要求，都是在这个基本形态上演变出各自的特点。所以本节将以外圆车到切削部分为例，给出刀具几何参数方面的有关定义。2.2.1刀具切削部分的表面与刀刃如图所示是外圆车刀的切削部分，它具有下述表面和刀刃： 前刀面：切下的切削沿其流出的表面。 主后刀面：与工件上过渡表面相对的表面。 副后刀面：与工件上已加工表面相对的表面。 主切削刃：前刀面与主后面相交而得到的边锋，用以形成工件的过渡表面，它完成主要的金属切除工作。 副切削刃：前刀面与副后面相交而得到的边锋，它协同主切削刃完成金属切除工作，以最终形成工件的已加工表面。 过度刃：主切削刃和副切削刃连接
10、处的一段刀刃，它可以是小的直线段货圆弧。通常还把主切削刃与副切削刃连接处称为刀尖。 2.2.2确定刀具切削角度的参考平面 刀具要从工件上切下金属，就必须使它具备一定的切削角度，也正是由于这些角度才决定了刀具切削部分各表面的空间位置。 刨刀是几何参数较为简单的刀具，它的刀刃是直线，前刀面与后刀面均为平面，切削时只有主运动而没有进给运动的影响，并且过渡表面也是平面。对于较为复杂的刀具，其刀刃可能是曲线，前刀面和后刀面可能是曲面，切除时除主运动外还有进给运动的影响的，过渡表面大多数不是平面，而是曲面。考虑到这后一种情况，作为刀具切削 角度参考平面的切削平面和基面定义如下： 切削平面：是通过刀刃上选定
11、点，切于工件过渡表面的平面。在切削平面内包含有刀刃在该定点的切线，和由主 运动与进给运动合成的切削运动向量。（简称合成切削运动向量）。 基面：基面是通过刀刃上选定点，垂直于该点合成切削运动的平面。显然，刀刃上同一点的基面与切削平面是互相垂直的。 应该指出，上述切削平面和基面的定义是在刀具与工件的相对运动状态下给出的。根据上述定义分析刀具角度时，对于同一刀刃上不同点，可能有不同的切削平面和基面，因而同一刀刃上各点切削角度的数值也就不一定相等。2.3刀具标注角度的参考系 刀具的标注角度是制造和刃磨刀具所需要的，并在刀具设计图上予以标注的角度。标注角度也应该有参考平面作为坐标；但与刀具工作时的切削角
12、度不同，标注角度的切削平面与基面可以不考虑进给运动的影响，只考虑主运动即切削速度方向；因而这时切削平面内只包含有刀刃在其选定点的切线与切削速度向量；基面则是通过该点而垂直于切削速度向量的平面。除此之外，为了便于刃磨和检验刀具的标注角度，还应尽可能使标注角度的参考平面和刀具的刃磨检验基面一致；所以要根据不同刀具的情况，对刃磨检验时刀具的安装定位面作出某些规定；例如刨刀，可以规定起刀杆底面垂直于切削平面（或平行于基面）。 实际上，除了由上述切削平面和基面组成的参考平面系以外，还应该有一个平面作为标注和测量刀具前、后刀面角度用的测量平面。通常根据刃磨和测量的需要与方便，可以选用不同的平面作为测量平面
13、。在刀刃上同一选定点测量其角度时，如果测量平面选得不同，刀具角度的大小也就不同。 测量平面和参考平面系就组成了所谓的刀具标注角度参考系。目前各个国家由于选用的测量平面不同，所以采用的刀具标注角度参考系也不完全统一。现在以常用的外圆车刀为例，来说明几种不同的刀具标注角度参考系。 我们先按照刀具标注角度的参考平面系的定义，分析一下外圆车刀的切削平面和基面。在不考虑进给运动影响的情况下，并假定主切削刃选定点安装与工件中心高度上，刀杆中心线垂直于进给方向，这时过主切削刃上一点的切削平面与工件的过渡表面相切，并包含主切削刃（它是直线）和切削速度向量；词典的基面垂直于切削速度向量或切削平面，它与车刀底面平
14、行。车刀标注角度参考系可以随所选测量平面而不同，然而无论选用哪一个平面作测量平面，各个标注角度参考系的切削平面和基面却是共同的。一般用坐标祝前、后刀面角度的测量平面有三种：1、正交平面：它是过主切削刃上选定点，并垂直于切削平面与基面的平面，因此正交平面垂直与主切削刃在基面的投影。2、法平面：它是过主切削刃上选定点并垂直与主切削刃或其切线的平面。3、背平面和假定工作平面：背平面是通过主切削刃上选定点，平行于刀杆轴线并垂直于基面的平面，它于进给方向是垂直的；假定工作平面是通过主切削刃上选点，同时垂直于刀杆直线即基面的平面，它与进给方向平行。 因此，刀具标注角度参考系对刀刃上同一选点来说可以有三种：
15、正交平面参考系、法平面参考系、背平面和假定工作平面参考系。2.4刀具的标注角度 刀具的标注角度是指刀具工作图上需要标出的角度。它用于刀具的制造、刃磨和测量。这些角度将保证刀具角度在使用时得到必需的切削角度。刀具标注角度的参考系由上述三种，他们的选用，与生产中实际采用的刀具角度刃磨方式和检测夹具的构造及调整方式有关。我国过去多采用正交平面参考系，近年来参照国际标准的规定，逐渐兼用正交平面参考系和法平面参考系。2.4.1刀具在正交平面参考系中的标注角度 刀具标注角度的内容包括两个方面:一是确定刀具上刀刃位置的角度；二是确定前刀面与后面位置的角度。以外圆车刀为例，确定车刀主切削刃位置的角度。 主偏角：它是在基面上，主切削刃的投影与