知识点2切削加工与轴类零件外圆表面的加工重难点

《机械加工工艺方案设计与实施》

学习情境一砂轮架主轴加工工艺方案制订与实施——切削加工与轴类零件外圆表面的加工重难点及学习指南

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解决方法 重难点

学习指南

参考资料

1．外圆车刀的几何角度及选用

（1）车刀的组成

车刀由刀体与刀头两部分组成。刀体用来装夹，刀头是切削部分，用来切削工件。切削部分通常由三面、两刃、一尖组成，见图2-1所示)。

1）前刀面：车刀头的上表面，切屑沿着前刀面流出。

2）主后刀面：车刀与工件被切削加工面相互作用和相对的刀面。 3）副后刀面：车刀与工件已加工面相对的刀面。

4）主切削刃：前刀面与主后刀面的交线。它担负着主要切削任务，又称主刀刃。 5）副切削刃：前刀面与副后刀面的交线。它担负着少量的切削任务，又称副刀刃。 6）刀尖：主切削刃与副切削刃的交点。实际上刀尖是一段圆弧过渡刃。

图2-1 车刀的组成

《金属切削原理与刀具》、《机加工艺方案设计与实施》、《车工工艺与技能》、《车工技能实训》

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（2）车刀的辅助平面

为了确定车刀的几何角度，选定三个辅助平面作为标注、刃磨和测量车刀角度的基准。它由基面、切削平面和正交平面三个相互垂直的平面构成，见图2-2a)。

● 基面：通过切削刃上选定点，并与该点切削速度方向垂直的平面。 ● 切削平面：通过切削刃上选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面。 ● 正交平面：通过切削刃上选定点同时垂直于基面和切削平面的平面。

（a ）车刀辅助平面 （b ）车刀的几何角度 图2-2 车刀辅助平面及几何角度

（3）车刀的几何角度及选择

角 度

定 义

作 用

选择

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前角0γ

在正交平面内，前刀面与基面间的夹角。

影响刃口的锋利程度和强度，切削变形和切削力。前角增大，能使刃口锋利，切削省力，排屑顺利；前角减小，增加刀头强度和改善刀头的散热条件。

粗加工时，为提高刀具强度，应取较小的0γ；精加工时，

0γ取较大值；加工塑性材料时，为减少变形，应取较大的0γ；加工脆性材料和较硬材料时，为提高刀具强度，应取

较小的0γ。

主后角0α

在正交平面内，主后刀面和切削平面间的夹角。

减小主后刀面与加工表面的摩擦

后角0α的选择原则是在保证刀具有足够的散热性能和强度，刀具锋利和减少与工件摩擦，一般不宜过大。 在加工塑性材料时，为了减少摩擦应取大些后角0α。，加工脆性材料时，应取小些后角0α。高速钢刀具后角0α一般可在6。～l2。之间选取。硬质合金刀具可在2。

～l2。

之间选取，粗车时3。

～6。

，精车时6。

～l2。

。

副后角0α′ 副正交平面

上，副后刀面与切削平面间的夹角

减小车刀副后刀面与已加工表面的摩擦。

一般副后角磨成与后角相等。

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主偏角r κ 基面上，主切削刃的投影与进给方向的夹角

改变主切削刃和刀头的受力及散热情况。

在机床一刀具一夹具刚度允许的范围内，主偏角r κ应尽量小些，一般可在45。

～75。

之间选取，但在车细长轴时为了减少工件弯曲和振动采用较大主偏角r κ，一般可在75。

～

90。之间选取，车台阶轴时则取90。

。

副偏角r κ′ 在基面上，副

切削刃的投影与进给方向相反方向的夹角

减小副切削刃和工件已加工表面的摩擦，以及工件表面光洁度及刀具散热情况。

副偏角'r κ一般可在10。

～l5。

之间选取。

刃倾角s λ

在切削平面内，主切削刃与基面的夹角

控制排屑方向，并影响刀头强度。

精加工时， s λ＞0，刀尖位于主切削刃上最高点，使切屑排向待加工表面。粗加工时，s λ＜0 ，刀尖位于主切削刃上最低点，刀尖强度增加，切屑排向已加工表面。一般s λ=－5～5°。

2.外圆车刀的刃磨

（1）砂轮的选用

砂轮的选用如图2-3。

（2）砂轮机的正确使用

1)在磨刀前，要对砂轮机进行安全检查。如防护罩壳是齐全；有托架的砂轮，其托架与砂轮之间的间隙为3㎜左右。2）磨刀时，尽可能避免在砂轮侧面上刃磨。

3）砂轮磨削表面须经常修整，使砂轮没有明显的跳动。若有跳动一般可用金刚石砂轮刀进行修整。

4）砂轮要经常检查，如发现砂轮有裂纹或太小，要及时更换。

5）重新装夹砂轮后，要进行检查，经试转后才可使用。

6）刃磨结束后，应及时关闭砂轮机电源。

图2-3 砂轮机及砂轮的选用

碳化硅砂轮，适用于硬质合金车刀的刃磨

氧化硅砂轮，适用于高速钢和碳素工具钢车刀的刃磨

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（3）刃磨姿势

➢ 人站立在砂轮机的侧面，以防砂轮碎裂时，碎片飞出伤人； ➢ 两手握刀的距离放开，两肘夹紧腰部，以减小磨刀时的抖动；

➢ 磨主、副后刀面时，车刀要放在砂轮的水平中心，刀尖略向上翘约3°～8°，车刀接触砂轮后应作左右方向水

平移动。当车刀离开砂轮时，车刀需向上抬起，以防磨好的刀刃被砂轮碰伤；

➢ 磨后刀面时，刀杆尾部向左偏过一个主偏角的角度；磨副后刀面时，刀杆尾部向右偏过一个副偏角的角度； ➢ 修磨刀尖圆弧时，通常以左手握车刀前端为支点，用右手转动车刀的尾部。

（4）刃磨步骤 （如图2-4）

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磨90°、45°等外圆车刀刃磨口诀：

粗磨先磨主后面，杆尾向左偏主偏；刀头上翘3～8 度，形成后角摩擦减；接着磨削副后面，最后刃磨前刀面； 前角前面同磨出，先粗后精顺序清；精磨首先磨前面，再磨主后副后面；修磨刀尖圆弧时，左手握住前支点； 右手转动杆尾部，刀尖圆弧自然成；面平刃直稳中求，角度正确是关键；样板角尺细检查，经验丰富可目测。

（5）车刀角度的检验方法

1）目测法 观察车刀角度是否符合要求，切削刃是否锋利，表面是否有裂痕和其他不符合切削要求的缺陷。 2）量角器、样板测量法 对于角度要求高的车刀，用量角器或样板进行检查。

3.外圆锥面的车削

车削短圆锥体时，只要把小滑板按图纸要求转动一个圆锥半角α/2，使车刀的运动轨迹与所要车削的圆锥素线平行即可。因此，车削前必须要确定小滑板转动角度的大小和方向。

（1）小滑板转动角度的计算

在图纸上一般标注的是锥度，见图2-8，没有直接标注出圆锥半角α/2的，则必须经过换算。换算原则上是把图

a)磨主后刀b)磨副后刀

c)磨前刀面 和断屑槽

d)磨过渡刃 e)磨负倒棱 f)研磨刀

图2-4 刃磨车刀的方法与步骤