工艺第一单元课题五.doc

海陵技工学校教案用纸

课 题
课题五 、车刀简介
备案日期
2012-2-12.
授课班级
11数控
授课时数
6
教 学
目 的
要 求
1、了解常用车刀的种类和用途
2、了解车削的基本概念
3、了解切削用量的基本概念
4、了解车刀的角度及其初步选择

重 点

难 点

1、确定车刀角度的辅助平面
2、切削用量的基本计算
3、车刀几何要素的名称和主要作用

教 具

实物车刀
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附 记
导入语：
为了保证产品质量，提高劳动生产率，作为一个车工必须掌握车刀的几何角度，合理刃磨车刀，并正确选择和使用车刀。下面我们介绍一下：
一、常用车刀的种类和用途：
1、车刀的种类
根据车削加工的不同内容，常用的车刀有外圆车刀、端面车刀、切断刀、镗孔刀、圆头刀和螺纹刀。
2、车刀的用途
（1） 90°车刀 用来车削工件的外圆、阶台和端面
（2） 45°车刀 用来车削工件的外圆、端面和倒角
（3） 切断刀 用来切削工件或在工件上车槽
（4） 内孔车刀 用来车削工件的内孔
（5） 圆头刀 用来车削工件圆弧面或成形面
（6） 螺纹刀 用来车削螺纹
3、硬质合金可转位（不重磨）车刀
这是近年来国内外大力发展和广泛应用先进刀具之一。刀片用机械夹固方式安装在刀杆上。当刀片上一个切削刃磨钝以后，只需将刀片转过一个角度，即可用新的切削刃继续切削。从而大大缩短了换刀和刃磨车刀等时间，并提高刀杆利用率。

引入课题

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硬质合金可转位车刀可根据加工内容不同选用不同形状和角度的刀片，如正三角形、凸三角形、四边形、五边形等刀片，可组成外圆车刀、端面车刀、切断刀、镗孔刀、螺纹车刀等。
可转位车刀的优点：（1）采用涂层刀片
（2）刀片可转位
（3）更换刀片方便
二、车刀切削部分的材料
1、车刀的材料要求
（1）应具有高硬度，要高于材料1.3～1.5倍;
（2）应具有高的耐磨性;
（3）应具有高的耐热性，高温下保持高硬度的性能;
（4）应具有足够的抗弯强度和冲击韧性，防止车刀脆性断裂或崩刃;
（5）应具有良好的工艺性好;
2、车刀切削部分的常用材料
（1）高速钢（又称锋钢、白钢）
优点：强度高、韧性好，能承受较大的冲击力，工艺性好，易磨削成形，刃口锋利，常用于低速车削。
缺点：耐热性差，不适用高速车削。
（2）硬质合金
优点：硬度、耐磨性很好，红硬性也很高，切削速度比高速钢高出好几倍、十几倍。能加工高速钢无法加工的难切削材料。
缺点：抗弯强度和抗冲击韧性比高速钢差很多。制造形状复杂刀具时，工艺上要比高速钢困难。
三、车削运动和切削用量的基本概念
1、车削运动
按其作用工作运动分为主运动和进给运动
主运动 ： 直接切除工件上的切削层，使之转变为切屑。形成工件新表面的运动。
工件的旋转运动是主运动
进给运动： 使工件的多余材料不断被去除的运动
进给运动又分纵向和横向
车削外圆为纵向;
车端面、车槽、切断时为横向;

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举例，卷笔刀卷削铅笔就是工作运动

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2、工件上形成的表面
我们知道了切削加工需要两种运动之后，通过这两种运动的配合，车刀切

削工件时就形成了以下三个表面。
（1）已加工表面 工件上经刀具切削后产生的部分。
（2）过渡表面 工件上由切削刃形成的那部分表面
（3）待加工表面 工件上有待切除之表面

3、切削用量的基本概念
切削用量与提高生产效率有着密切的关系，它是度量主运动及进给运动大小的参数。
切削用量包括：切削深度、进给量和切削速度
（1）、切削深度（ap）工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离，它就是每次进给车刀切入工件深度。（车槽、切断时的切削深度等于车刀的主切削刃宽度）
单位“mm”
切削深度的计算公式： ap=
ap——切削深度mm
dw——工件待加工表面mm
dm——工件已加工表面mm
例1.1 已知工件直径为60mm，现用一次进给车至直径为52mm，求切削深度
解：ap===4mm
（2）、进给量（f） 进给量是衡量进给运动大小的参数，工件旋转一周，车刀沿进给方向移动的距离。

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单位“mm/r”
进给量又分纵进给量和横给进量两种：
纵进给量 沿车床床身导轨方向的进给量
横进给量 垂直于车床床身导轨方向的进给量
（3）、切削速度（vc） 切削速度是衡量主运动大小的参数，主运动的线速度就
是切削速度，也可以理解为车刀在一分钟内车削工件表面的理论展开直线长度。但必须假定切屑没有变形或收缩。
单位“m/min”
切削速度的计算公式： vc=
vc——切削速度 m/min
d ——工件直径 mm
n——车床主轴速度 r/min
例1.2车削直径d＝60mm的工件外圆，车床主轴转速n＝600 r/min，求切削速度Uc
解: vc===113.04m/min
车削时，工件作旋转运动，不同直径处的各点切削速度不同。
在计算时，应该最大的切削速度为准。如车外圆时应以工件待加工表面直径代入公式。
车端面或车槽、切断时的切削速度是变化的
例：1.3在一直径为∮60mm的轴，现要一次进给车至直径为∮42mm，如果机床转速为100 r/min，求切削深度和切削速度Uc
解: vc===113.04m/min
（4）切削用量的初步选择
1）、粗车时切削用量的选择
粗车时，应选用较大的切削用量，但不能同时加大切削三要素。首选较大的切削深度，其次选择较大的进给量，再选择合理的切削速度。
粗车特点：ａｐ大、ｆ快、ｖｃ低、
2）、精车时切削用量的选择
主要考虑保证加工精度和表面质量，应选择ａｐ适当、ｆ慢、ｖｃ高。

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四、车刀的几何形状
1、车刀的组成
任何车刀都是由刀头和刀杆两部分组成，刀头部分担负切削工作，所以又叫切削部分。刀杆用来装夹车刀。
（1）前刀面 刀具上切屑流过表面
（2）主后刀面 与工件上过渡表面相对的刀面称主后刀面
（3）副后刀面 与工件上已加工表面相对的刀面称副后刀面
（4）主切削刃 前刀面和主后刀面相交部位，担负主要切削工作
（5）副切削刃 前刀面和副后刀面的相交部位，它配合主切削刃完成少量
的切削工作
（6）刀尖 主切削刃和副切削刃连接处的那一小部分切削刃
（7）修光刃 副切削刃近刀尖处一小段平直的切削刃装刀时必须使修光刃与进给方向平行，且修光刃长度必须大于进给量，才能起修光作用，一般为（0.5～0.8）f
所有车刀都有上述组成,但数量并不相同.
90°车刀——三面、两刃、一刀尖
45°车刀、切断刀——四面、三刃、两刀尖
注：切削刃可以上直线，也可以是曲线，成形刀就是切削刃为曲线。
2、确定车刀角度的辅助平面
为了确定和测量车刀角度，需要假想以下三个辅助平面，即切削平面、基面和截面。
切削平面 通过切削刃上某一选定点，并与工件的过渡表面相切的平面。
基面 通过车刀主切削刃上某一选定点，并与该点切削速度方向垂直的平面。
截面 （1） 过车刀主切削刃上某一选定点，同时垂直于该点的切削平面和基面的平面叫主截面。
（2）过车刀副切削刃上某一选定点，同时垂直于该点的切削平面和基面的平面叫副截面。
五、车刀的几何角度的标注：
1、在主截面内测量的角度有：
（1）前角（γο ）：前刀面与基面之间的夹角

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（2）后角（ αο ）：后刀面与切削平面之间的夹角
（3）楔角（βο ）：在主截面内前刀面与后刀面之间的夹角，它的大小与前角、后角有关，计算公式如下：
βο=90°-（γο+αο）
角度的标注如图（1）所示：

图（1）
2、在基面内测量的角度有：
（4）、主偏角（kr ）：主切削刃在基面上的投影与进给方向间的夹角。
（5）、副偏角（kr′ ）：副切削刃在基面上的投影与背离进给方向间的夹角
（6）、刀尖角（εr）：主切削刃与副切削刃在基面上的投影之间的夹角。 计算公式如下：
εr=180°-（kr+ kr′）
角度的标注如图（2）所示：

图（2）
3、在切削平面内测量的角度有：

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（7）、刃倾角（λs ）：主切削刃与基面之间的夹角
角度的标注如图（3）所示：

图（3）
六、车刀主要几何角度的初步选择：
1、前角的选择：
（1）、前角的作用：
主要作用是影响切削刃口锋利程度、切削力的大小与切削变形的大小。
还会影响车刀强度、受力情况和散热条确件。
（2）、前角正、负的确定
在主截面中，当前刀面与切削平面之间的夹角小于90°时，前角为正。大于90°时前角为负。
（3）、前角的初步选择：
只要刀体强度允许，尽量选较大的前角。
根据材料的不同：
塑性或硬度较低的材料，可取较大的前角;
脆性或硬度较高的材料，可取较小的前角;
根据粗、精加工的不同：
粗加工时应取较小的前角;
精加工时应取较大的前角;
车刀材料的强度、韧性较差，前角应取小值;反之取大值。
2、后角的选择：
（1）后角的作用：
主要作用是减少后刀面与工件上过渡表面之间的摩擦，以提高工件
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的表面质量，延长刀具的使用寿命。
增大后角可使车刀刃中变锋利。过大会使楔角减小，削弱车刀的强度，还会使散热条件变差。
（2）、后角正、负的确定
当后刀面与基面之间的夹角小于90°时，后角为正。大于90°时后角为负。
（3）、前角的初步选择：
根据粗、精加工的不同：
粗加工时，由于切削深度和走刀量大，所以要求车刀有足够的强度，故应选较小的后角;
精加工时，为了减少后刀面与工件过渡表面之间的摩擦，保持刃口锋利，应选较大的后角;
根据材料的不同：
材料较硬，后角选小些;
材料较软，后角选大些;
3、主偏角的选择：
（1）、主偏角的作用：
主要影响车刀的散热条件、切削分力的大小和方向的变化，以及影响
切屑厚薄的变化。
（2）、主偏角的选择：
应重点考虑工件的形状和刚性。工件的刚性差，应选较大的主偏角;
加工阶台轴类的工件，主偏角大于90°。
车削硬度较高的工件，为增加刀具强度应选较小的主偏角;
4、副偏角的选择：
（1）、副偏角的作用：
主要减少副刀刃与工件已加工表面之间的摩擦，影响工件的表面加工质量及车刀的强度。
（2）、副偏角的选择：
粗车时副偏角选稍大些，精车时副偏角选稍小些。
5、刃倾角的选择：
（1）、刃倾角的作用：
主要作用是控制排屑方向。当刃倾角为负值时，可增加刀头的强度，并在车刀受冲击时保护刀尖。

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（2）、刃倾角的正、负和零度之分
当主切削刃和基面平行时，刃倾角为零度（λs=0°）;切削时，切屑基本上垂直于主切削刃方向排出。
当刀尖位于主切削刃最高点时，刃倾角为正值（λs＞0°）;切削时，切屑朝工件待加工表面方向排出。
当刀尖位于主切削刃最低点时，刃倾角为负值（λs＜0°）;切削时，切屑朝工件已加工表面方向排出。
（3）、刃倾角的选择：
粗加工和断续切削时，冲击力较大，为了提高刀尖强度，应选负值刃倾角;
车削一般工件则取零度刃倾角;
精车时，为了避免切屑将已加工表面拉毛，刃倾角应取正值。
七、车刀的刃磨：
（实习时具体讲解）

作业：P34. 5、6、7、8、9、10、11、
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