刀具角度教学探讨

宋志方

（新乡职业技术学院,河南 新乡 45300）

刀具角度教学探讨

宋志方

（新乡职业技术学院,河南 新乡 45300）

刀具几何角度是《金属切削原理与刀具》课中最重要的内容之一，也是教学难点之一，只有把这部分内容讲清讲透，才能学好这门课。结合多年教学经验，我按照车刀组成—刀具角度参考系—标注角度—工作角度这一顺序讲解，取得较好的效果。

刀具静止参考系；刀具工作参考系；前角；后角；主偏角；副偏角；刃倾角

车刀几何角度是学生在学习《金属切削原理与刀具》课所遇到的一个难点，因为角度是空间概念不易理解，而且角度又多，又各有功用。教学时很多学生感到眼花缭乱，难以掌握，同时也是重点，是各类刀具设计、选择、使用、刃磨的基础。其实，刀具几何角度的学习，不能光死记硬背角度定义，要掌握其内在规律，整体把握刀具几何角度的全貌和实质。笔者认为要使学生很好地掌握这部分知识，应注重层次，从易到难，使难点知识易于理解和接受。

首先介绍最简单的内容：车刀的组成，车刀由刀头和刀柄组成，刀头则用于切削，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。这部分内容借助于图片很容易讲解，学生很容易理解。

刀具的几何角度是把刀具放在相应坐标系里并在规定的截面里测量的角度值，其值因坐标系或截面的不同而变化。由此引出刀具角度参考系：刀具静止参考系和刀具工作参考系。简单介绍了这两种参考系后再讲解组成参考系的平面：基面、切削平面、正交平面、法平面、假定工作平面和背平面。

以上四个测量坐标平面可根据需要任选一个，然后与另两个坐标平面共三个平面组成相应的参考系。如由正交平面与基面、切削平面组成的参考系称为正交平面参考系；由法平面与基面、切削平面组成的参考系称为法平面参考系；另外由假定工作平面、背平面与基面组成的参考系称为假定工作平面与背平面参考系。

讲清参考系后就该讲刀具角度了。我们以正交平面参考系为例来说明刀具的标注角度。

刀具的标注角度是指在刀具工作图中要标出的几何角度，即在静止坐标参考系中的几何角度。

（1）基面内的角度

主偏角：过切削刃上选定点，主切削平面与假定工作平面间的夹角，记为Kr；

副偏角：过切削刃上选定点，副切削平面与假定工作平面间的夹角，记为Kr'。

（2）切削平面内的角度

刃倾角：过切削刃上选定点，主切削刃与基面间的夹角,记为λs。

（3）正交平面内的角度

前角：过切削刃上选定点，前（刀）面与基面间的夹角，记为γo。

后角：过切削刃上选定点后（刀）面与切削平面间的夹角，记为αo。

（4）副刃正交平面内的角度

副（刃）后角——过副切削刃上选定点，副后面与副切削平面间的夹角，记为αo '，

以上六个角度Kr、λs、γo、αo、Kr'、αo '为车刀的基本标注角度。它们用来确定刀具的切削部分的空间方位。表示空间任意平面方位的定向角度只需要两个，刀刃需要标注的独立角度数量是刀面数量的二倍，即四个。

上述刀具角度是在静止参考系中的标注角度，是忽略进给运动条件时给出的。实际上在刀具使用中，应考虑刀具切削刃上选定点的合成运动速度，刀尖安装不一定对准机床中心高度、背平面不一定平行于侧安装面等因素。这时的坐标平面参考系与静止坐标参考系不再相同，实际的参考平面偏离了定义的静止坐标参考平面，称工作坐标参考系，在其内的刀具角度称为刀具工作角度。

以正交平面参考系来加以说明：

（1）考虑横向进给运动的影响（横车）

不考虑进给运动时——考虑进给运动时

切削刃上选定点A的运动轨迹 圆——阿基米德螺旋线

A点的切削平面 圆的切平面（竖直）Ps——阿氏螺线的切平面（倾斜）Pse

A点的基面 径向平面（水平）Pr——与Pse垂直的平面Pre（倾斜）Pre

前角 γo——γoe= γo+η

后角 αo——αoe=αo-η

（2）考虑纵向进给运动的影响（车螺纹）

不考虑进给运动时——考虑进给运动时

切削刃上选定点A的运动轨迹 圆 ——螺旋线

A点的切削平面 圆的切平面（竖直）Ps——螺纹的切平面（倾斜）Pse

A点的基面 与Ps垂直（水平）Pr——与Pse垂直的平面Pre（倾斜）Pre

前角 γf——γfe= γf+μf

后角 αf ——αfe=αf -μf

（3）考虑刀尖位置高低的影响

刀尖在机床中心高度上——刀尖高于机床中心高度

切削速度方向 垂直向下 ——切线方向

基面 径向平面（水平）Pr——径向平面Pre（倾斜）Pre

切削平面 圆的切平面（竖直）Ps——切向平面（倾斜）Pse

前角 γp——γpe=γp+θp

后角 αp——αpe=αp-θp

经过对这部分知识由浅入深、层层递进的梳理，相信学生对刀具角度会有更加全面和深入的理解，会大大提高学生学习《金属切削原理与刀具》这门课的兴趣。

[1]韩荣第.金属切削原理与刀具[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社.

[2]陆剑中，孙家宁.金属切削原理与刀具[M].北京：机械工业出版社.