金屬切削原理與刀具實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、金屬切削原理與刀具實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 實(shí)驗(yàn)一 車刀的角度測(cè)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(tái)的結(jié)構(gòu)，學(xué)會(huì)使用量角器和量角臺(tái)測(cè)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(cè)量得到的各標(biāo)注角度數(shù)值。 二、測(cè)量原理與實(shí)驗(yàn)方法 車刀標(biāo)注角度可以用角度樣板、萬(wàn)能量角器、策略量角器以及各種車刀量角臺(tái)等進(jìn)行測(cè)量。其測(cè)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(diǎn)，用量角器的尺面或量角臺(tái)的指針平面(或側(cè)面、或底面)，與構(gòu)成被測(cè)角度的面或線緊密貼合(或相平行、或相垂直)，把要測(cè)量的角度測(cè)量出來(lái)。 (一) 車刀

2、量角臺(tái)的結(jié)構(gòu) 車刀量角臺(tái)是測(cè)量車刀標(biāo)注角度的專用量角儀，它有很多種形式，其中既能測(cè)出車刀正交平面參考系的基本角度，又能測(cè)量車刀法平面參考系的基本角度的一種車刀量角臺(tái)，如圖1-1所示。 1支腳 2底盤(pán) 3導(dǎo)條 4定位塊 5工作臺(tái) 6工作臺(tái)指針 7小軸 8螺釘軸 9大指針 10銷軸 11螺釘 12大刻度盤(pán) 13滑體 14小指針 15小刻度盤(pán) 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(tái) 圓形底盤(pán)2的周邊，刻有從00起順、逆時(shí)針兩個(gè)方向各1000的刻度，其上的工作臺(tái)5可以繞小軸7轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，由固連于工作臺(tái)5上的工作臺(tái)指針6指示出來(lái)。工作臺(tái)5上的定位塊4和導(dǎo)條3固定

3、在一起，能在工作臺(tái)5的滑槽內(nèi)平行滑動(dòng)。 立柱20固定安裝在底盤(pán)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(dòng)。滑體13上用小螺釘16固定裝上一個(gè)小刻度盤(pán)15，在小刻度盤(pán)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(kāi)旋鈕17時(shí)，彎板18以旋鈕17為軸，可以向順、逆時(shí)針兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)的角度用固連于彎板18上的小指針14在小刻度盤(pán)15上指示出來(lái)。在彎板18的另一端，用兩螺釘11固定裝上一個(gè)扇形大刻度盤(pán)12，其上用特制的螺釘軸8裝上一個(gè)大指針9。大指針9可以繞螺釘軸8向順、逆時(shí)針兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并在大刻度盤(pán)12上指示出轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。兩

4、個(gè)銷軸10可以限制大指針9的極限位置。 當(dāng)工作臺(tái)指針6、大指針9和小指針14都處在00時(shí)，大打針9的前面a和側(cè)面b垂直于工作臺(tái)5的平面，而大指針9的底面c平行于工作臺(tái)5上平面。測(cè)量車刀角度時(shí)，就是根據(jù)被測(cè)角度的需要，轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)5，同時(shí)調(diào)整放 在工作臺(tái)5上的車刀位置，再旋轉(zhuǎn)大螺帽19， 使滑體13帶動(dòng)大指針9上升或下降而處于適當(dāng) 的位置，然后用大指針9的前面(a或側(cè)面b、或 底面c)與構(gòu)成被測(cè)角度的面或線緊密貼合，從大 刻度盤(pán)12上讀出大指針9指示的被測(cè)角度數(shù)值。 (二) 用車刀量角臺(tái)測(cè)量車刀標(biāo)注角度 (1) 校準(zhǔn)車刀量角臺(tái)的原始位置 用車刀量角臺(tái)測(cè)量車刀標(biāo)注角度之前，必須 先把車刀量角臺(tái)的大指

5、針、小指針和工作臺(tái)指針 全部調(diào)整到零位。然后把車刀按圖1-2所示平放 在工作臺(tái)上，我們稱這種狀態(tài)下的車刀量角臺(tái)位 置為測(cè)量車刀標(biāo)注角度的原始位置。 圖1-2 用車刀量角臺(tái)測(cè)量車刀標(biāo)注角度的 原始位置 (2) 主偏角r的測(cè)量 圖1-3 用車刀量角臺(tái)測(cè)量車刀主偏角 從圖1-2的原始位置起，按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)(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(tái)指針在底盤(pán)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(cè)量 測(cè)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(tái)前面a相當(dāng)于Ps)，如圖1-4所示，則大指針在大刻度盤(pán)上所指示的刻度數(shù)值，就是刃傾角s的數(shù)值。

6、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(tái)測(cè)量車刀刃傾角 (4) 副偏角r的測(cè)量 參照測(cè)量主偏角r的方法，按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)，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(tái)指針在底盤(pán)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(tái)測(cè)量車刀副偏角 (5) 前角0的測(cè)量 前角0的測(cè)量，必須在測(cè)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(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)， 使工作臺(tái)指針到底盤(pán)上r=900-r的刻度數(shù)值處(或者從圖 1-3所示測(cè)完主偏角r的位置起，按逆時(shí)針?lè)较蚴构ぷ髋_(tái)轉(zhuǎn) 動(dòng)900)，這時(shí)，主刀刃在基面上的投影恰好垂直于大

7、指針a(相 當(dāng)于P0)，然后讓大指針底面c落在通過(guò)主刀刃上選定點(diǎn)的 前刀面上(緊密貼合)，如圖1-6所示，則大指針在大刻度盤(pán) 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(shí)為+0，指針在00左邊為-0。 圖1-6 (6) 后角0的測(cè)量 用車刀量角臺(tái)測(cè)量車刀前角 在測(cè)完前角0之后，向后平行移動(dòng)車刀(這時(shí)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(guò)主刀刃上選定點(diǎn)的后刀面緊密帖合，如圖1-7所示，則大指針在大刻度盤(pán)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(shí)為+0，指針在00左邊為-0。 圖1-7 用車刀量角臺(tái)測(cè)量車刀后角

8、 (7) 法平面前角n和后角n的測(cè)量 測(cè)量車刀法平面的前角n和后角n，必須在測(cè)量完主偏角r和刃傾角s之后才能進(jìn)行。 將滑體(連同小刻度盤(pán)和小指針)和彎板(連同大刻度盤(pán)和大指針)上升到適當(dāng)位置，使彎板轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)刃傾角s的數(shù)值，這個(gè)s數(shù)值由固連于彎板上的小指針在小刻度盤(pán)上指示出來(lái)(逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)為+s，順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)為-s),如圖1-8所示，然后按如前所述測(cè)量正交平面前角0和后角0的方法(參照?qǐng)D1-6，圖1-7)，便可測(cè)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(tái)測(cè)量車刀法平面前角和后角 三、實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 內(nèi) 容 (一) 實(shí)驗(yàn)用量角儀和工具 (二) 實(shí)驗(yàn)記錄 1、正交平面參考系的基

9、本角度 (單位：度) 2、法平面和切削深度(進(jìn)給) 方向的前角和后角(單位：度) 3、派生角度 (單位：度) (三) 繪制車刀標(biāo)注角度圖 (四) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析討論 思考題 1、用車刀量角臺(tái)測(cè)量車刀正交平面前角置起，逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)r=900-r的角度？ 2、在什么情況下需要測(cè)量車刀法平面前角 n 0和后角0時(shí)，為什么要讓工作臺(tái)從原始位 和后角n？為什么用車刀量角臺(tái)測(cè)量車 刀法平面前角n和后角n時(shí)，小指針(即彎板)要旋轉(zhuǎn)一個(gè)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，怎樣利用車刀量角臺(tái)測(cè)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(tái)

10、測(cè)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(tái)測(cè)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(shí)，其主、副刀刃和主、副偏角是否發(fā)生變化？為什么？ 實(shí)驗(yàn)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0、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(shí)驗(yàn)內(nèi)容及安排 16人一組，每個(gè)人獨(dú)立完成表中規(guī)定角度的刀具研磨。 表一 車刀的刃磨角度 車刀角度測(cè)量臺(tái)、砂輪機(jī)、高速鋼車刀及14鉆頭各80

11、支。 四、刃磨步驟 (一)、外圓車刀的刃磨過(guò)程 1、為了方便測(cè)量，應(yīng)先靡磨出主偏角r和副偏角r; 2、研磨刃傾角s 3、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(guò)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 1、刀具的刃磨質(zhì)量如何表征？ 2、砂輪的組成要素對(duì)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(duì)刀具的刃磨質(zhì)量產(chǎn)生什么影響？ 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 實(shí)驗(yàn)三 刨削加工切屑變形實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求： 1、觀察切削過(guò)程，認(rèn)識(shí)各種切削的形狀。 2、掌握測(cè)量切

12、削變形的方法。 3、研究切削厚度，前角和工件材料對(duì)切屑變形的影響規(guī)律。 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及用具： 1、設(shè)備：B665型牛頭刨床。 2、刀具：高速鋼刨刀（三把） To = 15 o = 8 KT = 90 s = 0 To = 20 o = 8 KT = 90 s = 0 To = 25 o = 8 KT = 90 s = 0 3、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(shí)驗(yàn)基本原理 在切削過(guò)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(zhǎng)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)

13、表示。 aL ?p Lcac? 四、方法步驟 本實(shí)驗(yàn)在刨床上進(jìn)行，如圖所示，將實(shí)驗(yàn)用的試件制成長(zhǎng)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)銅絲及鋼板尺， 量出切削長(zhǎng)度Lc，即可求出在一定條件下 的變形系數(shù)。 Lap? Lcac 其中：Lc、ap切屑的長(zhǎng)度、厚度。 L、Cc切屑層的長(zhǎng)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(zhǎng)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(cè)出切屑長(zhǎng)度Lc，記入報(bào)告書(shū)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

14、 試件長(zhǎng)度 刀具材料 依次改變不同的刀具前角，To進(jìn)行切削，測(cè)量切屑長(zhǎng)度Lc計(jì)入報(bào)告書(shū)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(zhǎng)度 刀具材料 刀具前角 依次改變?cè)嚰牧?，進(jìn)行切削，收集切屑，測(cè)量切屑Lc填入報(bào)告書(shū)表格，通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)步驟，從而可以看出各種條件，對(duì)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(guò)程及特點(diǎn)如何？ 2、刀具前角To和切削用量，對(duì)切屑變形系數(shù)的影響如何？為什么？ 實(shí)驗(yàn)四 刀具角度及切削用量對(duì)切削過(guò)程的影響 一、目的和要求 觀察切削進(jìn)行過(guò)程，了解切削用量對(duì)切削過(guò)程的影響，掌握刀具的前角0、主偏角和刃傾角s對(duì)切削過(guò)程

15、的影響規(guī)律。 r 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及安排 分別單獨(dú)改變切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量時(shí)，對(duì)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(tái)、外圓車刀、粗糙度量塊、放大鏡、千分尺、50400A3鋼。 四、實(shí)驗(yàn)原理及方法 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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(dú)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(duì)比切削，觀察其切屑的顏色及斷屑狀況，并作記錄。 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1、詳細(xì)闡述實(shí)驗(yàn)步驟；(無(wú)這一步的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，其成績(jī)只能算整個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)的一半) 2、實(shí)驗(yàn)記錄