《主剖面参考系刀具静止角度》教学方法的探讨

刘坚

（张家界航空工业职业技术学院，湖南张家界427000）

《主剖面参考系刀具静止角度》教学方法的探讨

刘坚

（张家界航空工业职业技术学院，湖南张家界427000）

刀具几何角度的作用，分析刀具主剖面参考系的建立，在三个坐标平面内刀具几何角度的度量，刀具合理几何角度选择的重要性。

刀具几何角度；主剖面参考系；几何角度度量

刀具几何角度的学习是金属切削与机床课程学习的重点与难点内容，老师觉得难讲，学生感觉难学。因此，如何采用正确的教学和学习方法，对于刀具几何角度知识的学习和掌握是非常重要的。

1　明确学习目标

学习目标：掌握主剖面参考系刀具静止角度。

首先学生一定要清楚，刀具几何角度是用来表达前、后面和切削刃的空间位置的。对刀具的切削性能、加工质量与切削效率有很大影响。学好这些内容对学生将来在实际工作中如何合理选择刀具几何角度会有很大的作用。

刀具几何角度的学习，对学生的空间想象能力要求很高。如光靠课堂进行理论讲授，学习起来非常困难，因此，必须采用多种教学方法穿插进行。在学习前要求学生一定要独立进行预习，带着问题来进行学习。

确定刀具几何角度的大小，需要人为地建立坐标平面和测量平面，并由这些平面构成参考系。如果没有参考系，刀具几何角度定义和检测没有依据，无从下手。

刀具静止角度参考系是设计、制造和刃磨刀具时采用的参考系。常用的参考系有四种，即主剖面参考系、法剖面参考系、进给剖面参考系和切深剖面参考系。不同参考系的作用各不相同，侧重点各不一样。不同参考系数中刀具的几何角度也是各不一样。以下将对应用最广的主剖面参考系刀具静止角度的学习进行探讨。

2　主剖面参考系刀具静止角度的标注

这部分内容的学习应采用理论与实际相结合的理实一体化教学模式。在学习中要利用刀具实物和刀具教学模型进行，这样能使抽象的东西具体化。使需要进行空间想象的刀具几何角度，直接在刀具实物或刀具教学模型中展现出来。

2.1建立主剖面参考系

在标注刀具主剖面参考系静止角度之前，一定要先建立刀具主剖面参考系。以车刀纵向进给车外圆为例，建立刀具主剖面静止参考系之前必须先作四点假定：

（1）车刀刀尖与工件的中心线等高；（2）刀具切削刃上各点切削速度（只考虑主运动速度）的方向与刀杆底面垂直；（3）进给运动的方向与工件轴线和刀杆底面平行，但不考虑进给运动的大小；（4）刀杆的对称中心面与进给运动方向垂直。

上述四点假定，规定了切削运动和设立标准刀具位置的条件，使很复杂的问题简单化。

主剖面参考系定义三个坐标平面：基面、切削平面、刃剖面（当讨论主切削刃时称为主剖面。讨论副切削刃时，称为副剖面）。

（1）基面Pr通过切削刃上选定点并垂直该点切削运动方向的平面。如只考虑主运动方向和刀尖恰在工件中心线上的假设，可以认为基面就是由工件中心线和刀尖规定的一个平面。如果刀尖安装得过高或过低，根据主运动垂直向上的假设，该点不在刀尖上，而是在刀刃上的某一点，此时并不会改变基面的位置，如果刀刃是直线，也不会影响其测量的角度。如图1所示。

图1　主剖面参考系的三个坐标平面

（2）切削平面Ps通过切削刃上选定点与主刀刃相切并垂直于基面的平面，如图1所示。一般情况下切削平面就是指主切削平面。

（3）主剖面P0是指通过切削刃选定的点并同时垂直于基面和切削平面的平面。

2.2在基面Pr内度量的角度

（1）主偏角κr在基面内主切削刃与进给方向的夹角（如图2）。

图2　主剖面参考系刀具静止角度

（2）副偏角κ'r在基面内副切削刃与进给方向的反向的夹角。

（3）刀尖角εr是主、副切削刃在基面上投影所夹的角度。其大小为

2.3在切削平面Ps内度量的角度

在切削平面度量的角度有刃倾角λs.它是主切削刃与基面Pr间的夹角。当刀尖是主切削刃的最高点时，刃倾角为正值，切削时产生的切屑流向待加工表面；反之，刃倾角为负值，切削时产生的切屑流向已加工表面。当切削刃与基面平行时，刃倾角为零度，这时切削刃在基面内。

2.4在主剖面Po内度量的角度

（1）前角γo前角是前刀面（Ar）与基面（Pr）间的夹角。前角越大，刀刃越锋利，刀刃强度越低。前角越小，刀刃越钝，刀刃强度越高。

（2）后角αo后角是主后面（Aα）与切削平面（Ps）间的夹角。

（3）楔角βo楔角是前刀面（Ar）与主后面（Ao）间的夹角。

上述角度中，前角γo与刃倾角λs确定了前刀面的方位。其主偏角κr和后角αo确定了主后面的方位。由主偏角κr和刃倾角λs也就自然确定了主切削刃的方位。

在学习中，要利用实训仪器车刀量角台和外圆车刀实物来展示外圆车刀的基面Pr、切削平面Ps、主剖面Po.边学习边测量刀具在基面Pr内度量的角度：主偏角κr、副偏角κ'r和刀尖角εr；在主剖面Po内度量的角度：前角γo、后角αo及楔角βo；在切削平面度量的角度：刃倾角λs.

3　结束语

刀具的几何角度的选择是否合理，对刀具使用寿命、加工质量、生产效率和加工成本等有着重要影响。刀具的合理几何角度，是指在保证加工质量的前提下，能够满足刀具使用寿命长、较高生产效率、较低加工成本的刀具几何角度。学生在金属切削与机床后续内容学习中，应学会在各种不同的切削条件下，如何合理选择刀具几何角度。

［1］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，2011.

［2］乐兑谦.金属切削刀具［M］.北京：机械工业出版社，2011.

《Static Angle of Tool for Main Section Reference System》Discussion on Teaching Methods

LIU Jian
（Zhangjiajie Aviation Industry Vocational and Technical College，Zhangjiajie Hunan 427000，China）

The role of geometric angle of tool，Analysis of the establishment of the reference system for the main section of the cutter，Measurement of geometric angle of cutting tool in three coordinate planes，The importance of choosing the reasonable geometric angle of cutting tool.

tool geometry angle；main section reference frame；geometric angle measurement。

TG71

A

1672-545X（2016）08-0273-02

2016-05-17

刘坚（1963-），男，湖南张家界人，工程硕士，副教授，研究方向：机械制造技术，数控技术。