刀具角度教學(xué)探討

宋志方

（新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河南 新鄉(xiāng) 45300）

刀具角度教學(xué)探討

宋志方

（新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河南 新鄉(xiāng) 45300）

刀具幾何角度是《金屬切削原理與刀具》課中最重要的內(nèi)容之一，也是教學(xué)難點(diǎn)之一，只有把這部分內(nèi)容講清講透，才能學(xué)好這門課。結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，我按照車刀組成—刀具角度參考系—標(biāo)注角度—工作角度這一順序講解，取得較好的效果。

刀具靜止參考系；刀具工作參考系；前角；后角；主偏角；副偏角；刃傾角

車刀幾何角度是學(xué)生在學(xué)習(xí)《金屬切削原理與刀具》課所遇到的一個(gè)難點(diǎn)，因?yàn)榻嵌仁强臻g概念不易理解，而且角度又多，又各有功用。教學(xué)時(shí)很多學(xué)生感到眼花繚亂，難以掌握，同時(shí)也是重點(diǎn)，是各類刀具設(shè)計(jì)、選擇、使用、刃磨的基礎(chǔ)。其實(shí)，刀具幾何角度的學(xué)習(xí)，不能光死記硬背角度定義，要掌握其內(nèi)在規(guī)律，整體把握刀具幾何角度的全貌和實(shí)質(zhì)。筆者認(rèn)為要使學(xué)生很好地掌握這部分知識(shí)，應(yīng)注重層次，從易到難，使難點(diǎn)知識(shí)易于理解和接受。

首先介紹最簡(jiǎn)單的內(nèi)容：車刀的組成，車刀由刀頭和刀柄組成，刀頭則用于切削，是刀具的切削部分。刀具的切削部分包括：前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖。這部分內(nèi)容借助于圖片很容易講解，學(xué)生很容易理解。

刀具的幾何角度是把刀具放在相應(yīng)坐標(biāo)系里并在規(guī)定的截面里測(cè)量的角度值，其值因坐標(biāo)系或截面的不同而變化。由此引出刀具角度參考系：刀具靜止參考系和刀具工作參考系。簡(jiǎn)單介紹了這兩種參考系后再講解組成參考系的平面：基面、切削平面、正交平面、法平面、假定工作平面和背平面。

以上四個(gè)測(cè)量坐標(biāo)平面可根據(jù)需要任選一個(gè)，然后與另兩個(gè)坐標(biāo)平面共三個(gè)平面組成相應(yīng)的參考系。如由正交平面與基面、切削平面組成的參考系稱為正交平面參考系；由法平面與基面、切削平面組成的參考系稱為法平面參考系；另外由假定工作平面、背平面與基面組成的參考系稱為假定工作平面與背平面參考系。

講清參考系后就該講刀具角度了。我們以正交平面參考系為例來(lái)說(shuō)明刀具的標(biāo)注角度。

刀具的標(biāo)注角度是指在刀具工作圖中要標(biāo)出的幾何角度，即在靜止坐標(biāo)參考系中的幾何角度。

（1）基面內(nèi)的角度

主偏角：過(guò)切削刃上選定點(diǎn)，主切削平面與假定工作平面間的夾角，記為Kr；

副偏角：過(guò)切削刃上選定點(diǎn)，副切削平面與假定工作平面間的夾角，記為Kr'。

（2）切削平面內(nèi)的角度

刃傾角：過(guò)切削刃上選定點(diǎn)，主切削刃與基面間的夾角,記為λs。

（3）正交平面內(nèi)的角度

前角：過(guò)切削刃上選定點(diǎn)，前（刀）面與基面間的夾角，記為γo。

后角：過(guò)切削刃上選定點(diǎn)后（刀）面與切削平面間的夾角，記為αo。

（4）副刃正交平面內(nèi)的角度

副（刃）后角——過(guò)副切削刃上選定點(diǎn)，副后面與副切削平面間的夾角，記為αo '，

以上六個(gè)角度Kr、λs、γo、αo、Kr'、αo '為車刀的基本標(biāo)注角度。它們用來(lái)確定刀具的切削部分的空間方位。表示空間任意平面方位的定向角度只需要兩個(gè)，刀刃需要標(biāo)注的獨(dú)立角度數(shù)量是刀面數(shù)量的二倍，即四個(gè)。

上述刀具角度是在靜止參考系中的標(biāo)注角度，是忽略進(jìn)給運(yùn)動(dòng)條件時(shí)給出的。實(shí)際上在刀具使用中，應(yīng)考慮刀具切削刃上選定點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)速度，刀尖安裝不一定對(duì)準(zhǔn)機(jī)床中心高度、背平面不一定平行于側(cè)安裝面等因素。這時(shí)的坐標(biāo)平面參考系與靜止坐標(biāo)參考系不再相同，實(shí)際的參考平面偏離了定義的靜止坐標(biāo)參考平面，稱工作坐標(biāo)參考系，在其內(nèi)的刀具角度稱為刀具工作角度。

以正交平面參考系來(lái)加以說(shuō)明：

（1）考慮橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響（橫車）

不考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)——考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)

切削刃上選定點(diǎn)A的運(yùn)動(dòng)軌跡 圓——阿基米德螺旋線

A點(diǎn)的切削平面 圓的切平面（豎直）Ps——阿氏螺線的切平面（傾斜）Pse

A點(diǎn)的基面 徑向平面（水平）Pr——與Pse垂直的平面Pre（傾斜）Pre

前角 γo——γoe= γo+η

后角 αo——αoe=αo-η

（2）考慮縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響（車螺紋）

不考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)——考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)

切削刃上選定點(diǎn)A的運(yùn)動(dòng)軌跡 圓 ——螺旋線

A點(diǎn)的切削平面 圓的切平面（豎直）Ps——螺紋的切平面（傾斜）Pse

A點(diǎn)的基面 與Ps垂直（水平）Pr——與Pse垂直的平面Pre（傾斜）Pre

前角 γf——γfe= γf+μf

后角 αf ——αfe=αf -μf

（3）考慮刀尖位置高低的影響

刀尖在機(jī)床中心高度上——刀尖高于機(jī)床中心高度

切削速度方向 垂直向下 ——切線方向

基面 徑向平面（水平）Pr——徑向平面Pre（傾斜）Pre

切削平面 圓的切平面（豎直）Ps——切向平面（傾斜）Pse

前角 γp——γpe=γp+θp

后角 αp——αpe=αp-θp

經(jīng)過(guò)對(duì)這部分知識(shí)由淺入深、層層遞進(jìn)的梳理，相信學(xué)生對(duì)刀具角度會(huì)有更加全面和深入的理解，會(huì)大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)《金屬切削原理與刀具》這門課的興趣。

[1]韓榮第.金屬切削原理與刀具[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.

[2]陸劍中，孫家寧.金屬切削原理與刀具[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.