刀具幾何角度測量實驗_圖文

1、刀具幾何角度測量實驗實驗概述切削加工過程中, 刀具要從工件上切下金屬, 其切削部分必須具備一定的切削角度, 也 正是由于這些角度才決定了刀具切削部分上各刀面、 刀刃和刀尖的空間位置。 用于切削加工 的刀具雖然種類繁多, 具體結構各異, 但其切削部分在幾何特征上卻具有共性。 外圓車刀的 切削部分可以看作是各類刀具切削部分的基本形態(tài), 故此在工程中, 是以外圓車刀為例, 給 出刀具切削部分的基本定義。而刀具幾何角度就是描繪切削部分幾何特征的參數(shù)。實驗目的通過實驗, 將使同學能增強對刀具切削部分幾何特征參數(shù)的感性認識, 理解切削加工中 的切削機理,掌握金屬切削理論基礎概念。實驗要求1. 熟悉車刀切削

2、部分的構成要素,掌握車刀靜態(tài)角度的參考平面、參考系及車刀靜態(tài)角度 的定義:2. 了解車刀量角臺的結構,學會使用量角臺測量車刀靜態(tài)角度;3. 繪制車刀靜態(tài)角度圖,并標注出測量得到的各角度數(shù)值。實驗內(nèi)容使用車刀量角臺測量車刀的前角、后角、主偏角、副偏角、刃傾角。實驗原理車刀的靜態(tài)角度可以用車刀量角臺進行測量, 其測量的基本原理是:按照車刀靜態(tài)角度 的定義, 在刀刃選定點上, 用量角臺的指針平面(或側面或底面, 與構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。實驗方法1. 校準車刀量角臺的原始位置用車刀量角臺測量車刀靜態(tài)角度之前,必須先把車刀量角臺的大指針、小指針和工作

3、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 位置為測量車刀靜態(tài)角度的原始位置。2. 主偏角 K r 的測量從圖 1-2所示的原始位置起, 按順時針方向轉動工作臺 (工作臺平面相當于 P r , 讓主刀刃和 大指針前面 a 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 k r 的數(shù)值。3. 刃傾角 s 的測量測完主偏角 k r 之后, 使大指針底面 c 和主刀刃緊密貼合 (大指針前面 a 相當于 P s , 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 0左邊為

4、 + s , 指針在 0右邊為4. 副偏角 k r 的測量參照測是主偏角 k r 的方法, 按逆時針方向轉動工作臺, 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 k r 的數(shù)值。5. 前面 0的測量前角 0的測量,必須在測量完主偏角 k r 的數(shù)值之后才能進行。從圖 1-2所示的原始位置起,按逆時針方向轉動工作臺,使工作臺指針指到底盤上 K r =90K r 的刻度數(shù)值處 (或者從圖 1-3所示測完主偏角 k r 的位置起,按逆時針方向使工作臺轉 動 90 ,這時,主刀刃在基面上的投影恰好垂直于大指針前面 a(相當于 P 0 ,然后

5、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 0右邊時為 + 0,指針在 0左邊時 6. 后角 0的測量在測完前角 0之后,向右平行移動車刀 (這時定位塊可能要移到車刀的左邊,但仍要保證車 刀側面與定位塊側面靠緊 , 使大指針側面 b 和通過主刀刃上選定點的后刀面緊密貼合, 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,就是正交平面后面 0的數(shù)值。指針在 0的 數(shù)值。指針在 0左邊為 + 0,指針在 0右邊為 0。車刀量角臺結構車刀量角臺的結構如圖所示。圓形底盤 2的周邊

6、,刻有從 0起向順、逆時針兩個方向 各 100的刻度。其上的工作臺 5可以繞小軸 7轉動,轉動的角度,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和導條 3因定在一起, 能在工作臺 5的滑 槽內(nèi)平行滑動。立柱 10固定安裝在底盤 2上,它是一根矩形螺紋絲杠,旋轉絲桿上的大螺帽 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、逆時針兩個方向轉動,其轉動的角度用固連于

7、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,用兩個螺釘 11固 定裝上一個扇形大刻度盤 12, 其上 4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、逆時針兩個方向轉動,并在大刻度盤 12上指示出轉動的角度。兩個銷軸 10可以限制大指針 9的極限位置。當工作臺指針 6、 大指針 9和小指針 14都處在 0時, 大指針 9的前面 a 和側面 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的平面。 測量車刀角度時, 就是根 據(jù)被測角度的需要,轉動工作臺 5, 同時調(diào)整放在工作臺 5上的車刀位置,再旋轉大螺帽 19

8、,使滑體 13帶動大指針 9上升或下降而處于適當?shù)奈恢?然向用大指針 9的前面 a (或 側面 b 、或底面 c ,與構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。 實驗參考外圓車刀的構造 普通外圓車刀的構造如圖 2所示。其組成包括刀體部分和切削部分。 刀體是車刀在機床上定位和夾持的部分。切削部分的構造要素如下:(1 前刀面 Ay 刀具上切屑流經(jīng)的表面。(2 后刀面 Aa 刀具上與工件過渡表面相對的表面。(3 副后刀面 Aa 刀具上與工件已加工表面相對的表面。(4主切削刃 前刀面與主后刀面相交而得到的刃邊 (或棱邊 ,用于切出工件的過渡表面,切削過程中擔

9、任 主要作用。圖 2 車刀的組成部分 (5 副切削刃 前刀面與副后刀面相交而得到的刃邊,它配合主切削刃完成金屬切除工作,負責最終形成工件加工表面。(6刀尖 主切削刃與副切削刃相連接處的一小段 切削刃。理想刀尖是個點、但實際刀尖為圓弧或倒角。 (7 刀楔 位于前刀面與主后刀面之間的切削部分,它與主切削刃組成了刀具中最主要的切削部分。刀具標注角度的參考系 刀具要從工件上切下金屬,其切削部分必須具備一定的切削 角度, 也正是由于這些角度才決定了刀具切削部分上各刀面、 刀刃和刀尖的空間位置。 通過 一組角度值來確定刀具切削部分各個表面的空間位置, 可以使刀具的幾何形狀得以確定。 這 些角度值和其他的必

10、要的參數(shù)就是刀具的幾何參數(shù)。 刀具幾何參數(shù)的確定需要以一定的參考 坐標系和參考坐標面為標準。國標 GB /T12204 90規(guī)定了刀具的參考坐標系和參考坐標 面以及幾何參數(shù)的定義,現(xiàn)分別介紹如下:(1 刀具的參考坐標面 刀具的參考坐標系是由一組參考坐標面和測量面組成的, 其中基 面和切削平面是最基本的參考坐標面。1 基面 P r 通過切削刃上的選定點,垂直于該點合成切削運動方向的一個平面被稱 作基面。這里所說的合成切削運動方向指的是主運動和進給運動矢量合成后的合成矢量方 向。刀具在制造、刃磨及測量時,經(jīng)常是取基面作為刀具的安裝平面或刀具的定位平面。2 切削平面 P s 通過切削刃上的選定點,與

11、切削刃相切并垂直于基面的平面為切削 平面,切削平面包含切削刃在選定點的切線和合成切削運動方向。 上述定義中, 基面和切削平面位置的確定是以刀具和工件的相對運動方向為基準的。 在 某種條件下, 刀具切削刃上的不同點其合成切削運動方向會有所不同, 因此, 確定選定點是 確定參考坐標面的前提條件。 (2 刀具的工作參考系 用于確定刀具幾何 角度的參考系有兩大類。 1在切削加工時,用于確定刀具幾何參數(shù)的參 考系被稱作刀具工作參考系,該參考系考慮了刀具 切削運動和刀具實際安裝情況對刀具幾何角度的影 響。 2 刀具的靜止參考系 確定刀具設計、制造、 刃磨和測量時的參考系被稱作刀具靜止參考系。它 是刀具工作

12、圖上標注刀具幾何參數(shù)的基準,因此也 可稱為標注參考系。 靜止參考系有兩個前提條件 (或稱為假定條件 ,一是不考慮進給運動的大小, 只考慮其方向。 這時合成切削運動方向就是主運動方向, 二是 圖 3正交平面參考系刀具的安裝定位基準與主運動方向平行或垂直. 刀柄的軸線與進給運動方向平行或垂直。 在 這兩個前提條件下, 基面就是與主運動方向垂直的平面, 對車刀來講, 基面與刀柄的底面平 行。切削平面與切削刃相切,與主運動方向相平行。(3 正交平面 P o 和正交平面參考系 正交平面是通過切削刃上選定點與基面和切削 平面都垂直的平面。由基面 P r 、切削平面 P s 和正交平面 P o 組成的直角坐

13、標系稱為正交平面 參考系,如圖 5-4所示。刀具的標注角度是指在刀具設計、制造、測量、刃磨時所必需的角度。這些角度是在 刀具工作圖上確定刀具結構所需標出的角度。正交平面參考系內(nèi)的刀具標注角度,如圖 5-5所示;(1外圓車刀在正交平面參考系的正交平面上測得的基本角度:1 前角 在過切削刃上選定點的正交平面內(nèi)前刀面與基面之間的夾角。2 后角 在過切削刃上選定點的正交平面內(nèi),后刀面與切削平面之間的夾角。 在正交平面內(nèi),前角和后角分別決定了前刀面和后刀面的位置。前刀面和后刀面之間 所夾的角度稱為楔角 o ,它可以由前角和后角派生而來。(2 外圓車刀在正交平面參考系的基面內(nèi)測得的基本角度1 主偏角 在過主切削刃上選定點的基面內(nèi),主切削刃和進給運動方向的夾角。2 副偏角 在過副切削刃上選定點的基面內(nèi),副切削刃與進給運動方向的夾角。3 刃傾角 s 在過切削刃上選定點的切削平面內(nèi),主切削刃與基面的夾角稱作刃傾角。刃傾角與主偏角共同確定了主切