刀具角度教學探討

宋志方

（新鄉職業技術學院,河南 新鄉 45300）

刀具角度教學探討

宋志方

（新鄉職業技術學院,河南 新鄉 45300）

刀具幾何角度是《金屬切削原理與刀具》課中最重要的內容之一，也是教學難點之一，只有把這部分內容講清講透，才能學好這門課。結合多年教學經驗，我按照車刀組成—刀具角度參考系—標注角度—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

車刀幾何角度是學生在學習《金屬切削原理與刀具》課所遇到的一個難點，因為角度是空間概念不易理解，而且角度又多，又各有功用。教學時很多學生感到眼花繚亂，難以掌握，同時也是重點，是各類刀具設計、選擇、使用、刃磨的基礎。其實，刀具幾何角度的學習，不能光死記硬背角度定義，要掌握其內在規律，整體把握刀具幾何角度的全貌和實質。筆者認為要使學生很好地掌握這部分知識，應注重層次，從易到難，使難點知識易于理解和接受。

首先介紹最簡單的內容：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。這部分內容借助于圖片很容易講解，學生很容易理解。

刀具的幾何角度是把刀具放在相應坐標系里并在規定的截面里測量的角度值，其值因坐標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。

以上四個測量坐標平面可根據需要任選一個，然后與另兩個坐標平面共三個平面組成相應的參考系。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說明刀具的標注角度。

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

（1）基面內的角度

主偏角：過切削刃上選定點，主切削平面與假定工作平面間的夾角，記為Kr；

副偏角：過切削刃上選定點，副切削平面與假定工作平面間的夾角，記為Kr'。

（2）切削平面內的角度

刃傾角：過切削刃上選定點，主切削刃與基面間的夾角,記為λs。

（3）正交平面內的角度

前角：過切削刃上選定點，前（刀）面與基面間的夾角，記為γo。

后角：過切削刃上選定點后（刀）面與切削平面間的夾角，記為αo。

（4）副刃正交平面內的角度

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

以上六個角度Kr、λs、γo、αo、Kr'、αo '為車刀的基本標注角度。它們用來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，刀刃需要標注的獨立角度數量是刀面數量的二倍，即四個。

上述刀具角度是在靜止參考系中的標注角度，是忽略進給運動條件時給出的。實際上在刀具使用中，應考慮刀具切削刃上選定點的合成運動速度，刀尖安裝不一定對準機床中心高度、背平面不一定平行于側安裝面等因素。這時的坐標平面參考系與靜止坐標參考系不再相同，實際的參考平面偏離了定義的靜止坐標參考平面，稱工作坐標參考系，在其內的刀具角度稱為刀具工作角度。

以正交平面參考系來加以說明：

（1）考慮橫向進給運動的影響（橫車）

不考慮進給運動時——考慮進給運動時

切削刃上選定點A的運動軌跡 圓——阿基米德螺旋線

A點的切削平面 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）考慮縱向進給運動的影響（車螺紋）

不考慮進給運動時——考慮進給運動時

切削刃上選定點A的運動軌跡 圓 ——螺旋線

A點的切削平面 圓的切平面（豎直）Ps——螺紋的切平面（傾斜）Pse

A點的基面 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

刀尖在機床中心高度上——刀尖高于機床中心高度

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

經過對這部分知識由淺入深、層層遞進的梳理，相信學生對刀具角度會有更加全面和深入的理解，會大大提高學生學習《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：哈爾濱工業大學出版社.

[2]陸劍中，孫家寧.金屬切削原理與刀具[M].北京：機械工業出版社.