《主剖面參考系刀具靜止角度》教學(xué)方法的探討

劉堅(jiān)

（張家界航空工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南張家界427000）

《主剖面參考系刀具靜止角度》教學(xué)方法的探討

劉堅(jiān)

（張家界航空工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南張家界427000）

刀具幾何角度的作用，分析刀具主剖面參考系的建立，在三個(gè)坐標(biāo)平面內(nèi)刀具幾何角度的度量，刀具合理幾何角度選擇的重要性。

刀具幾何角度；主剖面參考系；幾何角度度量

刀具幾何角度的學(xué)習(xí)是金屬切削與機(jī)床課程學(xué)習(xí)的重點(diǎn)與難點(diǎn)內(nèi)容，老師覺得難講，學(xué)生感覺難學(xué)。因此，如何采用正確的教學(xué)和學(xué)習(xí)方法，對(duì)于刀具幾何角度知識(shí)的學(xué)習(xí)和掌握是非常重要的。

1　明確學(xué)習(xí)目標(biāo)

學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握主剖面參考系刀具靜止角度。

首先學(xué)生一定要清楚，刀具幾何角度是用來表達(dá)前、后面和切削刃的空間位置的。對(duì)刀具的切削性能、加工質(zhì)量與切削效率有很大影響。學(xué)好這些內(nèi)容對(duì)學(xué)生將來在實(shí)際工作中如何合理選擇刀具幾何角度會(huì)有很大的作用。

刀具幾何角度的學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)生的空間想象能力要求很高。如光靠課堂進(jìn)行理論講授，學(xué)習(xí)起來非常困難，因此，必須采用多種教學(xué)方法穿插進(jìn)行。在學(xué)習(xí)前要求學(xué)生一定要獨(dú)立進(jìn)行預(yù)習(xí)，帶著問題來進(jìn)行學(xué)習(xí)。

確定刀具幾何角度的大小，需要人為地建立坐標(biāo)平面和測(cè)量平面，并由這些平面構(gòu)成參考系。如果沒有參考系，刀具幾何角度定義和檢測(cè)沒有依據(jù)，無(wú)從下手。

刀具靜止角度參考系是設(shè)計(jì)、制造和刃磨刀具時(shí)采用的參考系。常用的參考系有四種，即主剖面參考系、法剖面參考系、進(jìn)給剖面參考系和切深剖面參考系。不同參考系的作用各不相同，側(cè)重點(diǎn)各不一樣。不同參考系數(shù)中刀具的幾何角度也是各不一樣。以下將對(duì)應(yīng)用最廣的主剖面參考系刀具靜止角度的學(xué)習(xí)進(jìn)行探討。

2　主剖面參考系刀具靜止角度的標(biāo)注

這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)應(yīng)采用理論與實(shí)際相結(jié)合的理實(shí)一體化教學(xué)模式。在學(xué)習(xí)中要利用刀具實(shí)物和刀具教學(xué)模型進(jìn)行，這樣能使抽象的東西具體化。使需要進(jìn)行空間想象的刀具幾何角度，直接在刀具實(shí)物或刀具教學(xué)模型中展現(xiàn)出來。

2.1建立主剖面參考系

在標(biāo)注刀具主剖面參考系靜止角度之前，一定要先建立刀具主剖面參考系。以車刀縱向進(jìn)給車外圓為例，建立刀具主剖面靜止參考系之前必須先作四點(diǎn)假定：

（1）車刀刀尖與工件的中心線等高；（2）刀具切削刃上各點(diǎn)切削速度（只考慮主運(yùn)動(dòng)速度）的方向與刀桿底面垂直；（3）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向與工件軸線和刀桿底面平行，但不考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的大小；（4）刀桿的對(duì)稱中心面與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向垂直。

上述四點(diǎn)假定，規(guī)定了切削運(yùn)動(dòng)和設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)刀具位置的條件，使很復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化。

主剖面參考系定義三個(gè)坐標(biāo)平面：基面、切削平面、刃剖面（當(dāng)討論主切削刃時(shí)稱為主剖面。討論副切削刃時(shí)，稱為副剖面）。

（1）基面Pr通過切削刃上選定點(diǎn)并垂直該點(diǎn)切削運(yùn)動(dòng)方向的平面。如只考慮主運(yùn)動(dòng)方向和刀尖恰在工件中心線上的假設(shè)，可以認(rèn)為基面就是由工件中心線和刀尖規(guī)定的一個(gè)平面。如果刀尖安裝得過高或過低，根據(jù)主運(yùn)動(dòng)垂直向上的假設(shè)，該點(diǎn)不在刀尖上，而是在刀刃上的某一點(diǎn)，此時(shí)并不會(huì)改變基面的位置，如果刀刃是直線，也不會(huì)影響其測(cè)量的角度。如圖1所示。

圖1　主剖面參考系的三個(gè)坐標(biāo)平面

（2）切削平面Ps通過切削刃上選定點(diǎn)與主刀刃相切并垂直于基面的平面，如圖1所示。一般情況下切削平面就是指主切削平面。

（3）主剖面P0是指通過切削刃選定的點(diǎn)并同時(shí)垂直于基面和切削平面的平面。

2.2在基面Pr內(nèi)度量的角度

（1）主偏角κr在基面內(nèi)主切削刃與進(jìn)給方向的夾角（如圖2）。

圖2　主剖面參考系刀具靜止角度

（2）副偏角κ'r在基面內(nèi)副切削刃與進(jìn)給方向的反向的夾角。

（3）刀尖角εr是主、副切削刃在基面上投影所夾的角度。其大小為

2.3在切削平面Ps內(nèi)度量的角度

在切削平面度量的角度有刃傾角λs.它是主切削刃與基面Pr間的夾角。當(dāng)?shù)都馐侵髑邢魅械淖罡唿c(diǎn)時(shí)，刃傾角為正值，切削時(shí)產(chǎn)生的切屑流向待加工表面；反之，刃傾角為負(fù)值，切削時(shí)產(chǎn)生的切屑流向已加工表面。當(dāng)切削刃與基面平行時(shí)，刃傾角為零度，這時(shí)切削刃在基面內(nèi)。

2.4在主剖面Po內(nèi)度量的角度

（1）前角γo前角是前刀面（Ar）與基面（Pr）間的夾角。前角越大，刀刃越鋒利，刀刃強(qiáng)度越低。前角越小，刀刃越鈍，刀刃強(qiáng)度越高。

（2）后角αo后角是主后面（Aα）與切削平面（Ps）間的夾角。

（3）楔角βo楔角是前刀面（Ar）與主后面（Ao）間的夾角。

上述角度中，前角γo與刃傾角λs確定了前刀面的方位。其主偏角κr和后角αo確定了主后面的方位。由主偏角κr和刃傾角λs也就自然確定了主切削刃的方位。

在學(xué)習(xí)中，要利用實(shí)訓(xùn)儀器車刀量角臺(tái)和外圓車刀實(shí)物來展示外圓車刀的基面Pr、切削平面Ps、主剖面Po.邊學(xué)習(xí)邊測(cè)量刀具在基面Pr內(nèi)度量的角度：主偏角κr、副偏角κ'r和刀尖角εr；在主剖面Po內(nèi)度量的角度：前角γo、后角αo及楔角βo；在切削平面度量的角度：刃傾角λs.

3　結(jié)束語(yǔ)

刀具的幾何角度的選擇是否合理，對(duì)刀具使用壽命、加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和加工成本等有著重要影響。刀具的合理幾何角度，是指在保證加工質(zhì)量的前提下，能夠滿足刀具使用壽命長(zhǎng)、較高生產(chǎn)效率、較低加工成本的刀具幾何角度。學(xué)生在金屬切削與機(jī)床后續(xù)內(nèi)容學(xué)習(xí)中，應(yīng)學(xué)會(huì)在各種不同的切削條件下，如何合理選擇刀具幾何角度。

［1］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，2011.

［2］樂兌謙.金屬切削刀具［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

《Static Angle of Tool for Main Section Reference System》Discussion on Teaching Methods

LIU Jian
（Zhangjiajie Aviation Industry Vocational and Technical College，Zhangjiajie Hunan 427000，China）

The role of geometric angle of tool，Analysis of the establishment of the reference system for the main section of the cutter，Measurement of geometric angle of cutting tool in three coordinate planes，The importance of choosing the reasonable geometric angle of cutting tool.

tool geometry angle；main section reference frame；geometric angle measurement。

TG71

A

1672-545X（2016）08-0273-02

2016-05-17

劉堅(jiān)（1963-），男，湖南張家界人，工程碩士，副教授，研究方向：機(jī)械制造技術(shù)，數(shù)控技術(shù)。