项目三 车刀.docx
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项目三车刀
项目名称
项目三车刀
授课班级
授课时数
16（讲、练）
教学目标
1认识车刀
2外圆车刀的认识、安装及刃磨
教学重点
1．车刀的分类
2．车刀的组成及角度
3．外圆车道的介绍
教学难点
车刀的角度、车刀的刃磨
学情分析
学习者为中职院系机械专业学生，通过本项目，使学生对车刀有一个初步的认识，学生在操作练习过的基础上，对本节内容应该很容易接受
教学方法
1、通过PPT课件讲授本项目知识点和技能。
2、教师演示作品范例。
3、让学生自己动手重新制作范例。
4、通过课后习题与巩固提升复习车工知识。
教学环节
理论讲解—案例演示—学习指导案例—应知训练—技能提升—布置作业
教学手段
任务驱动式教学，实践教学
进程
教学内容
师生活动
设计意图
车刀
理论讲解
【知识与技能目标】
1、了解车刀的种类及用途
2、了解车刀的结构特点。
3、掌握车刀的主要角度及作用
【相关工艺知识】
一、常用车刀的材料
1．对车刀切削部分的材料的要求
（1）硬度高
刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般在60HRC以上。
（2）耐磨性
它是指刀具材料抵抗磨损的能力。
它是材料硬度、强度、韧性和金相组织等因素的综合反映。
一般来说，硬度较好的材料，耐磨性越好。
（3）耐热性（红硬性）
它是指刀具材料在高温下保持较高的硬度、强度、韧性和耐磨性的性能。
它是衡量刀具材料切削性能的重要指标I
（4）强度（主要指抗弯强度）
刀具材料应能承受切削力和内应力，不导致崩刃和断裂。
（5）韧性
刀具材料应能承受冲击和振动，不致因脆性而断裂或崩刃。
（6）工艺性
为了便于制造刀具，刀具材料应具备可加工性、可刃磨性、可焊接性和可热处理性等。
2．常用的车刀材料
（1）高速钢高速钢车刀制造简单、刃磨方便、刃口锋利、韧性好并能承受较大的冲击力，但高速钢车刀的耐热性较差，不宜高速切削。
（2）硬质合金硬质合金是一种硬度高、耐磨性好、耐高温，适合高速车削粉末冶金制品。
但它的韧性差，不能承受较大的冲击力。
二、车刀的组成
如图2-1所示，车刀刀头的组成具体描述如下：
1.前刀面：
切削时刀具上切屑流出的表面。
2.主后刀面：
切削时与工件上过渡表面相对的表面。
3.副后刀面：
切削时与工件上已加工表面相对的表面。
4.主切削刃：
前刀面与主后刀面的交线，担负主要的切削工作。
5.副切削刃：
前刀面与副后刀面的交线，担负少量的切削工作，起一定的修光作用。
6.刀尖：
主切削刃与副切削刃的相交部分，一般为一小段过渡圆弧。
7.修光刃副切削刃近刀尖处一小段平直的切削刃称为修光刃，切削时它起到修光己加工表面的作用。
装刀时必须使修光刃与进给方向平行，且修光刃长度必须大于进给量，才能起修光作用。
图2-1车刀的组成
三、常用车刀的种类
1.按用途分类
按不同的用途可将车刀分为端面车刀、外圆车刀、切断刀、螺纹车刀和内孔车刀等，如图2-2所示。
图2-2车刀的种类
2.按结构分类
（1）整体式车刀
切削部分是靠刃磨得到的，材料多用高速钢制成一般用于小型机床的低速切削或加工非铁金属。
（2）焊接式车刀
将硬质合金刀片焊接在刀头部位，不同种类的车刀可使用不同形状的刀片，结构紧凑、使用灵活，用于高速切削
（3）机夹式车刀
可避免焊接产生的应力、裂纹等缺陷，刀杆利用率高用于数控车床加工及大中型车床的加工
3.常用车刀的用途
常用车刀的基本用途如下：
（1）45°外圆车刀：
用来车削工件的外圆、端面和倒角。
（2）90°外圆车刀：
用来车削工件的外圆、台阶和端面。
（3）切断刀：
用来切断工件或在工件上切出沟槽。
（4）镗孔刀：
用来车削工件的内孔。
（5）螺纹车刀：
用来车削螺纹。
四、车刀的主要角度及作用
1.刀具角度的辅助平面
为了确定车刀的角度，要建立三个辅助坐标平面，即切削平面、基面和主剖面。
对车削而言，如果不考虑车刀安装和切削运动的影响，各平面如图2-3所示。
图2-3刀具角度的辅助平面
（a）基面PO
过切削刃任意点，与刀杆底平面平行的平面。
（b）主切削平面PS
过切削刃选定点，与切削刃相切同时垂直于基面的平面。
（c）主剖面PO
过切削刃选定点，同时垂直于基面和切削平面的平面。
2.车刀的主要角度
如图2-4所示，车刀的主要角度有前角（γ0）、后角（α0）、主偏角（κr）、副偏角（κ′r）和刃倾角（λs）。
还有两个派生角度：
刀尖角￡r：
和楔角β。
图2-4车刀的主要角度
1.在主剖面中测量的角度
①前角（γ0）前角是前刀面与基面之间的夹角。
（1）前角的作用
①前角主要影响车刀的锋利程度、切削力的大小与切削变形的大小。
增大前角，则
车刀锋利，切削力减小，切削变形小。
②影响车刀强度、受力情况和散热条件。
前角增大，车刀楔角减小，使刀头强度减
小，散热体积减小，从而散热条件变差。
易使切削温度升高。
③影响加工表面质量。
前角增大，刃口锋利，摩擦力小，可避免积屑瘤产生，提高
表面质量。
主要作用是使刀刃锋利，便于切削。
车刀的前角不能太大，否则会削弱刀刃的强度，容易磨损甚至崩坏。
加工塑性材料时，前角可选大些，若用硬质合金车刀切削钢件可取γ0=10°～20°；精加工时，车刀的前角应比粗加工大，这样刀刃锋利，降低工件的粗糙度。
（2）前角的正负确定
正前角：
当前刀面与切削平面之间的夹角小于90时为正前角。
负前角：
当前刀面与切削平面之间的夹角大于90时为负前角。
（3）前角的选择
前角的选择原则是在刀具强度允许的条件下，尽量选取较大的前角。
具体选择时，
应根据工件的材料、刀具材料、加土性质等因素选取合理的前角。
①加工脆性材料或硬度较高的材料时应选教小的前角，加工塑性材料或硬度较低的
材料时应选较大的前角。
②高速钢材料的车刀前角一般应大于硬质合金材料的车刀前角。
③精加正时应选择较大的前角，粗加工时应选择较小的前角。
②后角（α0）后角是主后刀面与切削平面之间的夹角。
（l）后角的作用
①减小后刀面与过渡表面之间的摩擦，提高工件的表面质量，延长车刀的使用寿
命。
②增大后角可使车刀刃口锋利，但后角过大会使楔角减小，易造成车刀强度减小、
散热条件变差和磨损加快等不利现象。
（2）后角的正负确定
正后角：
当后刀面和基面之间的夹角小于时为正后角。
负后角：
当后刀面和基面之间的夹角大于时为负后角。
（3）后角的选择
①粗车时，切削深、进给快，要求车刀有足够的强度，应选择较小的后角。
②精车时，为减小后刀面和工件过渡表面之间的摩擦，保持刃口锋利，应选较大
的后角。
③断续切削或切削力较大时应选取较小的后角。
2.在基面中测量的角度
①主偏角（κr）主刀刃与进给正方向在基面内投影的夹角。
（1）主偏角的作用
主偏角主要影响车刀的散热条件、影响轴向切削力和径向切削力之比及断屑情况。
增大主偏角，车刀散热条件变差，径向力减小而轴向力增大，切削厚度增大易断屑。
（2）主偏角的选择
当工件刚性较差时应选择较大的主偏角；车削细长轴，为减少径向力应选择较大的主偏角；车削硬度较高的工件时应选较小的主偏角；车刀常用的主偏角有45°、60°、75°、90°等几种。
②副偏角（κ′r）副刀刃与进给反方向在基面内投影的夹角。
（1）副偏角的作用
副偏角主要影响副切削刃和工件已加工表面之间的摩擦，影响车刀强度和工件的表面粗糙度。
（2）副偏角的选择
粗车时应选较大一点的副偏角，而精车时一定要选择较小的副偏角，κ′r一般取5°～15°。
3.在切削平面中测量的角度
刃倾角λs是主切削刃与基面的夹角，主要作用是控制切屑的流出方向。
主切削刃与基面平行时，λs=0；刀尖处于主切削刃的最低点时，λs为负值，刀尖强度增大，切屑流向已加工表面，用于粗加工；刀尖处于主切削刃的最高点时，λs为正值，刀尖强度减小，切屑流向待加工表面，用于精加工。
车刀刃倾角λs一般取-5°～+5°。
【自我评测】
1.刀头一般由哪些部分组成？
2.车刀的主要角度有哪些？
它们的主要作用是什么？
3.在主剖面、基面、切削平面中测量的车刀角度分别有哪些？
4.按用途车刀的种类有哪些？
教师：
讲解、导入主题
学生：
听讲、思考
直观感受本课程的意义和作用
联系实际，为本节课的学习做准备。
进程
教学内容
师生活动
设计意图
外圆车刀的认识、刃磨与安装
案例演示
【知识与技能目标】
1.了解外圆车刀的种类及各种外圆车刀的应用场合
2.学会刃磨外圆车刀
【相关工艺知识】
一、外圆车刀的种类、特征和用途
常用的外圆车刀有三种，其主偏角分别为90°、75°和45°，具体描述见下表
表2-1常见外圆车刀的种类、特征和用途
二、90°外圆车刀的刃磨要求
如图2-5所示为90°外圆车刀角度。
对于初学刃磨90°外圆车刀的人员，刃磨要求如下：
（1）主、副切削刃必须平直。
（2）前刀面、主后刀面和副后刀面的平面必须光滑平整。
（3）刀尖处要磨有圆弧过渡刃。
件的转速为1400r/min，试计算它的切削速度。
图2-5几何角度
三刃磨车刀
1．车刀的材料（刀头部分）常用的车刀材料，一般有高速钢和硬质合金两类。
2．砂轮的选用砂轮的粗细以粒度表示，一般可分为36#、60#、80#、120#等级别。
粒度愈大则表示组成砂轮的磨料愈细，反之愈粗。
粗磨车刀应选粗砂轮，精磨车刀应选细砂轮。
目前常用的砂轮有氧化铝和碳化硅两类。
（1）氧化铝砂轮，多呈白色，适用于高速钢和碳素工具钢刀具的刃磨。
（2）碳化硅砂轮，多呈绿色，适用于硬质合金车刀的刃磨。
（3）刃磨硬质合金车刀时，不可把刀头部分放入水中冷却．以防刀片突然冷却而碎裂。
刃磨高速钢车刀时，应随时用水冷却，以防车刀过热退火，降低硬度。
3．刃磨车刀的姿势及方法
（1）人站立在砂轮侧面，以防砂轮碎裂时，碎片飞出伤人。
（2）两手握刀的距离放开，两肘夹紧腰部，这样可以减小磨刀时的抖动。
（3）磨刀时，车刀应放在砂轮的水平中心，刀尖略微上翘约3～8°。
车刀接触砂轮后应作左右方向水平线移动。
当车刀离开砂轮时，刀尖需向上抬起，以防磨好的刀刃被砂轮碰伤。
（4）磨主后面时，刀杆尾部向左偏过一个主偏角的角度；磨副后面时，刀杆尾部向右偏过一个副偏角的角度。
（5）修磨刀尖圆弧时，通常以左手握车刀前端为支点，用右手转动车刀尾部。
4.刃磨以90°硬质合金外圆车刀的步骤和要求
1、粗磨
（1）磨主后面，同时磨出主偏角及主后角；
（2）磨副后面，同时磨出副偏角及副后角；
（3）磨前面，同时磨出前角；
2、精磨
（1）精磨前面；
（2）磨断屑槽；
（3）精磨主后面和副后面；
（4）精磨刀尖圆弧（过渡刃）。
90°外圆车刀的刃磨步骤和要
四、车刀的安装
将刃磨好的车刀安装在刀架上时，必须注意以下事项：
（1）车刀安装在刀架上的伸出部分应尽量短，以增强其刚性。
因刀伸得太长，切削起来容易发生振动，使车出来的工件表面粗糙，甚至会把车刀折断。
但也不宜伸出太短，太短会使车削不方便，容易发生刀架与卡盘碰撞。
伸出长度约为刀柄厚度的1～1.5倍。
车刀下面的垫片应与刀架边缘对齐，垫片必须平整，同时应尽可能用少数垫片，并用两个螺钉依次逐步轮流压紧。
车刀的正确安装如图2-6a
图车刀的安装
2）车刀刀尖应与工件中心等高；当车刀刀尖高于工件轴线时，车刀的实际后角减小，车刀后面与工件之间的摩擦增大；当车刀刀尖低于工件轴线时，车刀的实际前角减小，切削阻力增大，如图所示。
图装刀高低与工作角度的关系
如果刀尖不对中心，在车至端面中心时会留有凸台，并极易使刀尖崩碎，如图所示。
图车刀刀尖不对准工件中心的后果
【自我评测】
1．简述90°外圆车刀的特点及应用场合。
2．简述45°外圆车刀的特点及应用场合。
3．刃磨车刀需要做哪些准备工作。
4．90°外圆车刀的刃磨要求有哪些？
5.简述车刀的安装要求
教师：
讲解、演示、PPT展示
学生：
观察、思考
吸引学生注意力，激发学生兴趣，加深印象
进程
教学内容
师生活动
设计意图
以90°硬质合金外圆车刀为例练习刃磨车刀
案例演示
【技能训练】
一、任务内容
以90°硬质合金外圆车刀为例练习刃磨车刀
二、任务要求
按图2-9刃磨达到规定的角度要求，Ra0.2～0.4µm
图90°外圆车刀标注角度
三、任务实施过程
1、任务准备
刀具：
90°硬质合金外圆焊接车刀毛坯若干。
工具：
砂轮机若干。
量具：
车刀角度样板、车刀量角器等。
2、任务实施
刃磨以90°硬质合金外圆车刀的步骤和要求
1、粗磨
（1）磨主后面，同时磨出主偏角及主后角；
（2）磨副后面，同时磨出副偏角及副后角；
（3）磨前面，同时磨出前角；
2、精磨
（1）精磨前面；
（2）磨断屑槽；
（3）精磨主后面和副后面；
（4）精磨刀尖圆弧（过渡刃）。
3、任务考核
表刃磨90°硬质合金外圆车刀评分表
序号
检测项目
配分
标准
检测结果
得分
1
粗磨主后面
20
磨出主后角和主偏角
2
粗磨副后面
20
磨出副后角和副偏角
3
粗精磨前刀面
20
磨出前角和刃倾角
4
磨断屑槽
10
断屑槽形状规整，尺寸合适
5
精磨主后面和副后面
10
刃口平直光洁，主副后角达到规定要求
6
精磨刀尖圆弧（过渡刃）
10
大小适中
7
安全文明生产
5
爱护刀具和砂轮，没有出现损坏
8
操作规范
5
动作规范，姿势正确
合计
100
教师：
讲解、演示、PPT展示
学生：
观察、思考
讲、演相结
合，提高教学效果
升级会员 