金屬切削原理與刀具實驗指導(dǎo)書

1、實驗一車刀的角度測量一、目的與要求1.熟悉車刀切削部分的構(gòu)造要素，掌握車刀標(biāo)注角度的參考平面、參考系及車刀標(biāo)注角度的定義； 2.了解量角器和量角臺的結(jié)構(gòu)，學(xué)會使用量角器和量角臺測量車刀標(biāo)注角度；3.繪制車刀標(biāo)注角度圖，并標(biāo)注出測量得到的各標(biāo)注角度數(shù)值。二、測量原理與實驗方法車刀標(biāo)注角度可以用角度樣板、萬能量角器、策略量角器以及各種車刀量角臺等進(jìn)行測量。其測量的基本原理是：按照車刀標(biāo)注角度的定義，在刀刃的選定點，用量角器的尺面或量角臺的指針平面(或側(cè)面、或底面)，與構(gòu)成被測角度的面或線緊密貼合(或相平行、或相垂直)，把要測量的角度測量出來。(一) 車刀量角臺的結(jié)構(gòu)車刀量角臺是測量車刀標(biāo)注角度的專

2、用量角儀，它有很多種形式，其中既能測出車刀正交平面參考系的基本角度，又能測量車刀法平面參考系的基本角度的一種車刀量角臺，如圖1-1所示。 1支腳 2底盤 3導(dǎo)條 4定位塊 5工作臺 6工作臺指針 7小軸 8螺釘軸 9大指針 10銷軸 11螺釘 12大刻度盤 13滑體 14小指針 15小刻度盤 16小螺釘 17旋鈕 18彎板 19大螺帽 20立柱 圖1-1 車刀量角臺圓形底盤2的周邊，刻有從00起順、逆時針兩個方向各1000的刻度，其上的工作臺5可以繞小軸7轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的角度，由固連于工作臺5上的工作臺指針6指示出來。工作臺5上的定位塊4和導(dǎo)條3固定在一起，能在工作臺5的滑槽內(nèi)平行滑動。立柱20固

3、定安裝在底盤2上，它是一根矩形絲杠，旋轉(zhuǎn)絲杠上的大螺紋19，可以使滑體13沿立柱(絲杠)20的鍵槽上、下滑動。滑體13上用小螺釘16固定裝上一個小刻度盤15，在小刻度盤15的外面，用旋鈕17將彎板18的一端鎖緊在滑體13上。當(dāng)松開旋鈕17時，彎板18以旋鈕17為軸，可以向順、逆時針兩個方向轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動的角度用固連于彎板18上的小指針14在小刻度盤15上指示出來。在彎板18的另一端，用兩螺釘11固定裝上一個扇形大刻度盤12，其上用特制的螺釘軸8裝上一個大指針9。大指針9可以繞螺釘軸8向順、逆時針兩個方向轉(zhuǎn)動，并在大刻度盤12上指示出轉(zhuǎn)動的角度。兩個銷軸10可以限制大指針9的極限位置。當(dāng)工作臺指針

4、6、大指針9和小指針14都處在00時，大打針9的前面a和側(cè)面b垂直于工作臺5的平面，而大指針9的底面c平行于工作臺5上平面。測量車刀角度時，就是根據(jù)被測角度的需要，轉(zhuǎn)動工作臺5，同時調(diào)整放在工作臺5上的車刀位置，再旋轉(zhuǎn)大螺帽19，使滑體13帶動大指針9上升或下降而處于適當(dāng)?shù)奈恢?，然后用大指?的前面(a或側(cè)面b、或底面c)與構(gòu)成被測角度的面或線緊密貼合，從大刻度盤12上讀出大指針9指示的被測角度數(shù)值。(二) 用車刀量角臺測量車刀標(biāo)注角度(1) 校準(zhǔn)車刀量角臺的原始位置用車刀量角臺測量車刀標(biāo)注角度之前，必須先把車刀量角臺的大指針、小指針和工作臺指針全部調(diào)整到零位。然后把車刀按圖1-2所示平放在工

5、作臺上，我們稱這種狀態(tài)下的車刀量角臺位置為測量車刀標(biāo)注角度的原始位置。 圖1-2 用車刀量角臺測量車刀標(biāo)注角度的原始位置 (2) 主偏角r的測量 圖1-3 用車刀量角臺測量車刀主偏角從圖1-2的原始位置起，按順時針方向轉(zhuǎn)動工作臺(大指針a相當(dāng)于Pr)，讓主刀刃緊密貼合，如圖1-3所示，則工作臺指針在底盤上所指示的刻度數(shù)值，就是主偏角r的數(shù)值。 (3) 刃傾角s的測量測完主偏角r之后，使大指針底面c和主刀刃緊密貼合(工作臺前面a相當(dāng)于Ps)，如圖1-4所示，則大指針在大刻度盤上所指示的刻度數(shù)值，就是刃傾角s的數(shù)值。指針在00左邊為+s，指針在00右邊為-s。 圖1-4 用車刀量角臺測量車刀刃傾角

6、 (4) 副偏角r的測量參照測量主偏角r的方法，按逆時針方向轉(zhuǎn)動工作臺，使副刀刃和大指針前面a緊密貼合，如圖1-5所示，則工作臺指針在底盤上所指示的刻度數(shù)值，就是副偏角r的數(shù)值。 圖1-5 用車刀量角臺測量車刀副偏角(5) 前角0的測量前角0的測量，必須在測量完主偏角r的數(shù)值之后才能進(jìn)行。從圖1-2所示的原始位置起，按逆時針方向轉(zhuǎn)動工作臺，使工作臺指針到底盤上r=900-r的刻度數(shù)值處(或者從圖1-3所示測完主偏角r的位置起，按逆時針方向使工作臺轉(zhuǎn)動900)，這時，主刀刃在基面上的投影恰好垂直于大指針a(相當(dāng)于P0)，然后讓大指針底面c落在通過主刀刃上選定點的前刀面上(緊密貼合)，如圖1-6所

7、示，則大指針在大刻度盤上所指示的刻度數(shù)值，就是正交平面前角0的數(shù)值。指針在00右邊時為+0，指針在00左邊為-0。 圖1-6 用車刀量角臺測量車刀前角(6) 后角0的測量在測完前角0之后，向后平行移動車刀(這時定位塊可能要移到車刀的右邊，但仍要保證車刀側(cè)面與定位塊側(cè)面靠緊)，使大指針側(cè)面b和通過主刀刃上選定點的后刀面緊密帖合，如圖1-7所示，則大指針在大刻度盤上所指示的刻度數(shù)值，就是正交平面后角0的數(shù)值。指針在00右邊時為+0，指針在00左邊為-0。 圖1-7 用車刀量角臺測量車刀后角(7) 法平面前角n和后角n的測量測量車刀法平面的前角n和后角n，必須在測量完主偏角r和刃傾角s之后才能進(jìn)行。

8、將滑體(連同小刻度盤和小指針)和彎板(連同大刻度盤和大指針)上升到適當(dāng)位置，使彎板轉(zhuǎn)動一個刃傾角s的數(shù)值，這個s數(shù)值由固連于彎板上的小指針在小刻度盤上指示出來(逆時針方向轉(zhuǎn)動為+s，順時針方向轉(zhuǎn)動為-s),如圖1-8所示，然后按如前所述測量正交平面前角0和后角0的方法(參照圖1-6，圖1-7)，便可測量出車刀法平面前角n和后角n的數(shù)值。 圖1-8 用車刀量角臺測量車刀法平面前角和后角三、實 驗 報 告 內(nèi) 容(一) 實驗用量角儀和工具(二) 實驗記錄1、正交平面參考系的基本角度 (單位：度)車刀編號車刀名稱刀桿尺寸(BH)mm前角0后角0主偏角r副偏角r刃傾角s副后角0外圓車刀 2、法平面和切

9、削深度(進(jìn)給)方向的前角和后角(單位：度)車刀編號車刀名稱法平面切削深度方向平面進(jìn)給方向平面前角n后角n前角p后角p前角f后角f外圓車刀3、派生角度 (單位：度)車刀編號車刀名稱刀尖角r余偏角f副前角楔 角onpf外圓車刀 (三) 繪制車刀標(biāo)注角度圖(四) 實驗結(jié)果分析討論思考題 1、用車刀量角臺測量車刀正交平面前角0和后角0時，為什么要讓工作臺從原始位置起，逆時針方向旋轉(zhuǎn)r=900-r的角度？2、在什么情況下需要測量車刀法平面前角n和后角n？為什么用車刀量角臺測量車刀法平面前角n和后角n時，小指針(即彎板)要旋轉(zhuǎn)一個刃傾角s的數(shù)值？3、參照淐車刀正交平面前角0和后角0的方法，怎樣利用車刀量角

10、臺測量車刀副刀刃上的副前角0和副后角0？為什么車刀工作圖上不標(biāo)注副前角0？4、怎樣利用車刀量角臺測量車刀切削深度(進(jìn)給)方向平面的前角p(f)和后角p(f)？標(biāo)注出p(f)和p(f)有什么用處？5、切斷車刀有幾條？哪條是主刀刃？哪條是副刀刃？應(yīng)如何利用車刀量角臺測量切斷車刀的主偏角r和副偏角r?6、450彎頭車刀在車外圓和車端面時，其主、副刀刃和主、副偏角是否發(fā)生變化？為什么？實驗二 刀具的刃磨一、目的和要求掌握刀具的前角0、后角、主偏角r、副偏角r和刃傾角s等常用刀具的研磨方法，進(jìn)一步掌握在正交平面參考系中刀具角度的標(biāo)注方法。二、實驗內(nèi)容及安排16人一組，每個人獨立完成表中規(guī)定角度的刀具研磨

11、。 表一 車刀的刃磨角度000rrs右偏刀(外圓車刀)100505060015070 表二 切槽刀的刃磨角度前面定向角后面定向角左副后面定向角右副后面定向角0sL0rL0LrL0RrR切槽刀703012093050305030三、設(shè)備及工具車刀角度測量臺、砂輪機(jī)、高速鋼車刀及14鉆頭各80支。四、刃磨步驟(一)、外圓車刀的刃磨過程1、為了方便測量，應(yīng)先靡磨出主偏角r和副偏角r;2、研磨刃傾角s3、磨前角0；4、最后磨出后角0和副后角0。(二)、切槽刀的刃磨過程1、先磨出前面定向角0、sL；2、分別磨出左副后面定向角0L、rL和右副后面定向角0R、rR。3、最后磨出后面定向角0、rL。五、思考題

12、1、刀具的刃磨質(zhì)量如何表征？2、砂輪的組成要素對刀具的刃磨質(zhì)量產(chǎn)生什么影響？3、砂輪的工作轉(zhuǎn)速對刀具的刃磨質(zhì)量產(chǎn)生什么影響？六、實驗報告1、實驗結(jié)果表1 車刀刃磨結(jié)果000rrs右偏刀(外圓車刀) 表2 切槽刀刃磨前面定向角后面定向角左副后面定向角右副后面定向角0sL0rL0LrL0RrR切槽刀2、繪制簡圖表示右偏刀切端面時的各基準(zhǔn)面、截面及各幾何角度，并注上符號。實驗三 刨削加工切屑變形實驗一、實驗?zāi)康呐c要求：1、觀察切削過程，認(rèn)識各種切削的形狀。2、掌握測量切削變形的方法。3、研究切削厚度，前角和工件材料對切屑變形的影響規(guī)律。二、實驗設(shè)備及用具：1、設(shè)備：B665型牛頭刨床。2、刀具：高速

13、鋼刨刀（三把）To = 15 o = 8 KT = 90 s = 0To = 20 o = 8 KT = 90 s = 0To = 25 o = 8 KT = 90 s = 03、用具：游標(biāo)卡尺、鋼板尺、細(xì)鋼絲。4、試件：45鋼、銅、100505各類板板。三、實驗基本原理在切削過程中，由于發(fā)生塑性變形，使切削層尺寸發(fā)生變化，與原切削層尺寸比較，長度Lc變短，厚度p增加，這種現(xiàn)象稱為切屑收縮，切屑收縮的大小，一般能反映切屑變形的適度，用變形系數(shù)表示。 四、方法步驟本實驗在刨床上進(jìn)行，如圖所示，將實驗用的試件制成長L=100mm，寬=50mm，厚h=5mm，然后在一定的切削條件下，進(jìn)行切削，并用細(xì)

14、銅絲及鋼板尺，量出切削長度Lc，即可求出在一定條件下的變形系數(shù)。其中：Lc、ap切屑的長度、厚度。L、Cc切屑層的長度、厚度。1、c與的關(guān)系固定下列條件：切削速度v 試件材料試件長度刀具材料刀具前角依次改變切削厚度c進(jìn)行切削，收集切屑，用細(xì)銅絲及鋼此尺，測出切屑長度Lc，記入報告書表格，并作出c曲線。2、To與的關(guān)系固定下列條件：切削速度v 切削厚度c 試件材料試件硬度試件長度刀具材料依次改變不同的刀具前角，To進(jìn)行切削，測量切屑長度Lc計入報告書表格，并作出To曲線。3、工件材料與的關(guān)系固定下列條件：切削速度v 切削厚度c試件長度刀具材料刀具前角依次改變試件材料，進(jìn)行切削，收集切屑，測量切屑

15、Lc填入報告書表格，通過以上實驗步驟，從而可以看出各種條件，對變形的影響規(guī)律。思考題：1、切屑有幾種類型？它們的形成過程及特點如何？2、刀具前角To和切削用量，對切屑變形系數(shù)的影響如何？為什么？實驗四 刀具角度及切削用量對切削過程的影響一、目的和要求觀察切削進(jìn)行過程，了解切削用量對切削過程的影響，掌握刀具的前角0、主偏角r和刃傾角s對切削過程的影響規(guī)律。二、實驗內(nèi)容及安排 分別單獨改變切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量時，對切削效率、切屑類型及斷屑狀況的影響。16人一組，第4人為一小組。三、設(shè)備及工具CA6140車床、車刀量角臺、外圓車刀、粗糙度量塊、放大鏡、千分尺、50400A3鋼。四、實驗原理及方

16、法1、取兩把僅前角有較大差別而其它參數(shù)均相同的90右切偏刀進(jìn)行對比切削，并作觀察記錄；2、取兩把僅刃傾角有較大差別的外圓車刀作對比切削，并作觀察記錄；3、取兩把特大刃傾角高速鋼車刀進(jìn)行極小吃刀深度切削，并作觀察記錄。4、取兩僅主偏角有較大差別的外圓車刀作對比切削，并作觀察記錄；5、取兩把僅副偏角有較大差別的外圓車刀作對比切削，并作觀察記錄；6、用硬質(zhì)合金車刀分別作低、中、高三種切削速度的對比切削，觀察積屑瘤的生成情況，并作記錄。7、取可轉(zhuǎn)位機(jī)夾車刀一把，分別作單獨改變進(jìn)給量f、背吃刀量ap、切削速度vc等的切削效率的對比切削，觀察其切屑的顏色及斷屑狀況，并作記錄。五、實驗報告1、詳細(xì)闡述實驗步

17、驟；(無這一步的實驗報告，其成績只能算整個實驗報告成績的一半)2、實驗記錄1) 刀具材料： 刀具角度： 工件直徑： 主軸轉(zhuǎn)速： 切削用量：vc= m/s； f= mm/r ； ap= mm；序號前角0切屑類型、顏色及變形情況其它122) 刀具材料： 刀具角度： 工件直徑： 主軸轉(zhuǎn)速： 切削用量：vc= m/s； f= mm/r ； ap= mm；序號刃傾角s切屑類型、流向其它123) 刀具材料： 刀具角度：s= 工件直徑： 主軸轉(zhuǎn)速： 切削用量：vc= m/s； f= mm/r ； ap= mm；序號表面粗糙度及切屑狀況其它124) 刀具材料： 刀具角度： 工件直徑： 主軸轉(zhuǎn)速： 切削用量：vc= m/s； f= mm/r ； ap= mm；序號主傾角r臺肩工件兩端直徑(mm)、(L= mm)其它1D1= D2=2D1= D2=5) 刀具材料： 刀具角度： 工件直徑： 主軸轉(zhuǎn)速： 切削用量：vc= m/s； f= mm/r ； ap= m