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1、刀具几何角度测量实验实险概述切削加工过程中，刀具要从工件上切下金属,其切削部分必须具备一定的切削角 度,也正是由于这些角度才决定了刀具切削部分上各刀面、刀刃和刀尖的空间位 置。用于切削加工的刀具虽然种类繁多,具体结构各异，但其切削部分在几何特征 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分的基本形态,故 此在工程中,是以外圆车刀为例，给出刀具切削部分的基本定义。而刀具几何角度 就是描绘切削部分几何特征的参数。实验目的通过实验,将使同学能增强对刀具切削部分几何特征参数的感性认识,理解切削 加工中的切削机理、掌握金属切削理论基础概念。实险要求1 .熟悉车刀切削部分的构成要素，掌握车刀
2、静态角度的参考平面、参考系及车 刀静态角度的定义：2 . 了解车刀量角台的结构，学会使用量角台测量车刀静态角度；3 .绘制车刀静态角度图,并标注出测量得到的各角度数值。实险内容使用车刀量角台测量车刀的前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角。实险原理车刀的静态角度可以用车刀量角台进行测量,其测量的基本原理是:按照车刀静 态角度的定义,在刀刃选定点上,用量角台的指针平面（或侧面或底面,与构成被测 角度的面或线紧密贴合（或相平行、或相垂直,把要测量的角度测量出来。实验方法1 .校准车刀量角台的原始位置用车刀量角台测量车刀静态角度之前，必须先把车刀量角台的大指针、小指针 和工作台指针全部调整到零位,然后把
3、车刀按图1-2所示平放在工作台上,我们称 这种状态下的车刀量角台位置为测量车刀静态角度的原始位置。2 .主偏角Kt的测量从图1-2所示的原始位置起,按顺时针方向转动工作台（工作台平面相当于P I, 让主刀刃和大指针前面a紧密贴合，如图1-3所示，则工作台指针在底盘上所指示的 刻度数值，就是主偏角k的数值。3 .刃倾角Xs的测量测完主偏角ki之后,使大指针底面c和主刀刃紧密贴合（大指针前面a相当于 P s ,如图1-4所示,则大指针在大刻度盘上所指示的刻度数值,就是刃倾角s的数 值。指针在0。左边为十s,指针在0。右边为4 .副偏角kr 4的测量参照测是主偏角ki的方法,按逆时针方向转动工作台，
4、使副刀刃和大指针前面 a紧密贴合,如图1-5所示,则工作台指针在底盘上所指示的刻度数值，就是副偏角kr 的数值。5.前面y0的测量前角70的测量，必须在测量完主偏角kr的数值之后才能进行。从图1-2所示的原始位置起,按逆时针方向转动工作台，使工作台指针指到底盘 K1 =90K1-的刻度数值处（或者从图1-3所示测完主偏角kt的位置起,按逆时 针方向使工作台转动90。，这时，主刀刃在基面上的投影恰好垂直于大指针前面a（相当于p 0，然后让大指针底面c落在通过主刀刃上选定点的前刀面上（紧密贴合，如 图1-6所示,则大指针在大刻度盘上所指示的刻度数值，就是正交平面前角0的数值。指针在0。右边时为十0
5、,指针在0。左边时6.后角a0的测量在测完前角7。之后向右平行移动车刀（这时定位块可能要移到车刀的左边，但 仍要保证车刀侧面与定位块侧面靠紧，使大指针侧面b和通过主刀刃上选定点的后 刀面紧密贴合,如图1-7所示,则大指针在大刻度盘上所指示的刻度数值，就是正交平 面后面 0的数值。指针在0。的数值。指针在0。左边为十0,指针在0。右边为一 0o车刀量角台结构车刀量角台的结构如图所示。圆形底盘2的周边，刻有从0。起向顺、逆时针两 个方向各100。的刻度。其上的工作台5可以绕小轴7转动，转动的角度，由固连于工 作台5上的工作台,指针6指示出来。工作台5上的定位块4和导条3因定在一起, 能在工作台5的
6、滑槽内平行滑动。立柱10固定安装在底盘2上，它是一根矩形螺纹丝杠,旋转丝杆上的大螺帽19, 可以使滑体13沿立柱（丝杠20的键槽上、下滑动。滑体13上用小螺钉16固定装 上一个小刻度盘15,在小刻度盘15的外面，用旋钮17将弯板18的一端锁紧在滑体 13上。当松开旋钮17时，弯板18以旋钮17为轴，可以向顺、逆时针两个方向转动， 其转动的角度用固连于弯板18上的小指针14在小刻度盘15上指示出来。在弯板 18的另一端，用两个螺钉11固定装上一个扇形大刻度盘12,其上4用特制的螺钉轴 8装上一个大指针9。大指针9可以绕螺钉轴8向顺、逆时针两个方向转动,并在 大刻度盘12上指示出转动的角度。两个销
7、轴10可以限制大指针9的极限位置。当工作台指针6、大指针9和小指针14都处在0。时,大指针9的前面a和侧面 b垂直于工作台5的平面,而大指针9的底面c平行于工作台5的平面。测量车刀 角度时,就是根据被测角度的需要，转动工作台5.同时调整放在工作台5上的车刀位置,再旋转大螺帽19,使滑体13带动大指针9上升或下降而处于适当的位置，然向 用大指针9的前面a （或侧面b、或底面c，与构成被测角度的面或线紧密贴合，从大 刻度盘12上读出大指针9指示的被测角度数值。工一定位块5-导块 I、轴7一大指针、8紧固轴9一刻度板1。一立柱11 一升降螺母12旋钮13一弯板.14小刻度板15一小指针U滑体17一指
8、针实验参考外圆车刀的构造普通外圆车刀的构造如图2所示。其组成包括刀体部分和切 削部分。刀体是车刀在机床上定位和夹持的部分。切削部分的构造要素如下：(1前刀面Ay刀具上切屑流经的表面。(2后刀面Aa刀具上与工件过渡表面相对的表面。(3副后刀面Aa，刀具上与工件已加工表面相对的表面。(4主切削刃前刀面与主后刀面相交而得到的刃边(或棱边，用于切出工件的过渡表面，切削过程中担任主要作用。图2车刀的组成部分(5副切削刃前刀面与副后刀面相交而得到的刃边,它配合主切削刃完成金属切除工作，负责最终形成工件加工表面。(6刀尖主切削刃与副切削刃相连接处的一小段切削刃。理想刀尖是个点、但 实际刀尖为圆弧或倒角。(7
9、刀楔位于前刀面与主后刀面之间的切削部分，它与主切削刃组成了刀具中最主要的切削部分。刀具标注角度的参考系刀具要从工件上切下金属.其切削部分必须具备一定的 切削角度,也正是由于这些角度才决定了刀具切削部分上各刀面、刀刃和刀尖的空 间位置。通过一组角度值来确定刀具切削部分各个表面的空间位置,可以使刀具的 几何形状得以确定。这些角度值和其他的必要的参数就是刀具的几何参数。刀具 几何参数的确定需要以一定的参考坐标系和参考坐标面为标准。国标GB “1220490规定了刀具的参考坐标系和参考坐标面以及几何参数的定义,现分别 介绍如下：(1刀具的参考坐标面刀具的参考坐标系是由一组参考坐标面和测量面组成的. 其
10、中基面和切削平面是最基本的参考坐标面。1基面P 通过切削刃上的选定点，垂直于该点合成切削运动方向的一个平面被 称作基面。这里所说的合成切削运动方向指的是主运动和进给运动矢量合成后的 合成矢量方向。刀具在制造、刃磨及测量时.经常是取基面作为刀具的安装平面或 刀具的定位平面。2切削平面P s通过切削刃上的选定点,与切削刃相切并垂直于基面的平面为切 削平面，切削平面包含切削刃在选定点的切线和合成切削运动方向。假定主运动方向上述定义中，基面和切削平面位置的确定是以刀具和工件的相对运动方向为基 准的。在某种条件下.刀具切削刃上的不同点其合成切削运动方向会有所不同，因 此,确定选定点是确定参考坐标面的前提
11、条件。(2刀具的工作参考系用于确定刀 具几何角度的参考系有两大类。1在切削加工时，用于确定刀具几何参数的参考系 被称作刀具工作参考系，该参考系考虑了刀具切削运动和刀具实际安装情况对刀具 几何角度的影响。2刀具的静止参考系确定刀具设计、制造、刃磨和测量时的参 考系被称作刀具静止参考系。它是刀具工作图上标注刀具几何参数的基准，因此也 可称为标注参考系。静止参考系有两个前提条件(或称为假定条件，一是不考虑进给运动的大小,只考虑其方向。这时合成切削运动方向就是主运 动方向，二是图3正交平面参考系刀具的安装定位基准与主运动方向平行或垂直.刀柄的轴线与进给运动方向平 行或垂直。在这两个前提条件下,基面就是
12、与主运动方向垂直的平面,对车刀来讲, 基面与刀柄的底面平行。切削平面与切削刃相切，与主运动方向相平行。(3正交平面P o和正交平面参考系正交平面是通过切削刃上选定点与基面和 切削平面都垂直的平面。由基面Pi、切削平面Ps和正交平面P。组成的直角坐 标系称为正交平面参考系，如图5-4所示。刀具的标注角度是指在刀具设计、制造、测量、刃磨时所必需的角度。这些角 度是在刀具工作图上确定刀具结构所需标出的角度。正交平面参考系内的刀具标 注角度，如图5-5所示；(1外圆车刀在正交平面参考系的正交平面上测得的基本角度：1前角W在过切削刃上选定点的正交平面内前刀面与基面之间的夹角。2后角ao在过切削刃上选定点
13、的正交平面内，后刀面与切削平面之间的夹角。 在正交平面内，前角和后角分别决定了前刀面和后刀面的位置。前刀面和后刀面之 间所夹的角度称为楔角Po，它可以由前角和后角派生而来。(2外圆车刀在正交平面参考系的基面内测得的基本角度1主偏角枕在过主切削刃上选定点的基面内.主切削刃和进给运动方向的夹角。2副偏角母，在过副切削刃上选定点的基面内，副切削刃与进给运动方向的夹角。3刃倾角2在过切削刃上选定点的切削平面内，主切削刃与基面的夹角称作刃倾角。刃倾角与主偏角共同确定了主切削刃的空间位置。对于前刀面为平面的普通外圆车刀,由上述5个角度就可以确定其切削部分的几何形状，这5个角度是普通外圆车刀的基本角度。图4外圆车刀的标注角度(3车刀的几何角度标注方法取刀具在基面上的投影视图为主要视图，表达主副 切削刃和刀尖形状;而后，过主切削刃的任意一点，作一垂直于切削平面和基面的平 面,画出刀具在这上面的的剖面图，标注出刀具前角、后角;作出沿剖面方向的刀具 视图，以标出刃倾角，如图4所示。