《车工》教案 项目2车刀.docx

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《车工》教案项目2车刀

模块一车削的基础知识

本项目参考节数：

2节

课题

项目2车刀

参考资料

教材、教参《车工工艺与技能训练》

教学配套

课件

教学方法

学生讨论，示范，讲解与展示

授课节数

2节

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

知识连接

1．车刀的组成

2．常用车刀的种类

3．车刀的主要角度及作用

4．车刀的刃磨

学习重点

1．常用车刀的种类

2．车刀的主要角度及作用

3．车刀的刃磨

实施建议

1．不要单纯讲常用车刀的种类，要结合车刀的用途讲解种类。

通过常用的焊接式车刀的缺点，引出近年来国内外大力发展和广泛应用的先进刀具——硬质合金可转位车刀，指出这是车刀的发展方向

2．以75°车刀为典型车刀讲解车刀的组成，重点是车刀切削部分的几何要素，并逐渐总结如下：

再出示45°车刀并分析，和75°车刀对比出车刀切削部分的几何要素数量的不相同

3．车刀几何角度的分析对学生空间想象力要求较高，而选择车刀的几何角度，又是加工方案中的重要步骤；所以车刀几何角度是教学中的重点，也是难点

车刀几何角度和三个基准坐标平面可用实物、挂图或自制的模型等教具以及多媒体等教学手段形象讲解，用直观教学手段突破此难点，以加深学生的理解

4．车刀的几何角度存在较多变化。

在处理该难点时，以容易学习、便于观察的75°车刀为典型车刀讲解，像其他45°车刀、90°车刀也要涉及，但应注意3种车刀的对比

5．总结时，沿着下面3条路线总结出车刀切削部分的几何要素和6个几何角度：

6．再从以下2个方面划分车刀的角度

在讲解“按所在基准坐标平面测量的车刀角度”时，注意车刀角度标注符号下标的英语小写字母，与测量该角度用的基准坐标平面符号下标一致。

例如下标r就表示pr平面，下标s就表示在ps平面，下标o就表示在po平面，右上角加一撇表示副切削刃上的平面或角度

课后评价（或后面的课后总结）

通过对车刀的认知和刃磨进行评价

准备：

1．地点：

实习车间

2．教具：

1）车刀75°车刀、45°车刀、90°车刀、切断刀、机夹式车刀、螺纹车刀、内孔车刀等

2）砂轮机（氧化铝、碳化硅砂轮各1个）

3）车刀几何角度测量仪、万能角度尺等量具

4）平板

3．评价表：

学生每人或每小组一份

要求：

让学生动手操作，并进行简单介绍。

包括认识各种车刀；知道测量车刀几何角度的辅助平面及切削部分的几何要素；能测量出车刀的几何角度；初步掌握车刀刃磨的一般顺序

评价：

根据完成情况，对每个学生或小组作出客观评，价并填入表格留存

【组织教学】

检查学生出勤，作好学生考勤记录。

强调课堂纪律，活跃课堂气氛。

强调实习纪律，做好安全文明生产。

【复习巩固】

1.复习上次课主要介绍了本课程的任务、特点与学习方法和车床的主要类型、工作方法及应用以及卧式车床。

对CA6140型卧式车床进行了重点学习。

2.提问

（1）车床的种类有哪些？

（2）简述卧式车床的加工范围。

3.作业讲评

作业完成情况统计表

班级

应交（本）

实交（本）

缺少（学生姓名）

批阅情况

1.作业是否交齐

2.交作业是否及时

3.作业的答案是否正确，若不正确应给出正确答案

4.书写格式是否符合要求，字体是否认真、工整规范等

5.给作业评出成绩

【课题导入】

播放视频：

1．可用大量图片和资料讲述车削发展史，激发学生的学习兴趣。

中国机械中的车削发展史见证了中国人民的勤劳和智慧，了解这段历史能激励我们奋勇前进，不断创新，从而更加热爱车工专业。

2．播放用不同种类、材料、结构车刀车削工件的过程，引导学生注意观察各种车刀车削的情况（如工件的转速、车刀的几何形状和颜色、不能顺利车削的原因、进刀快慢等）。

3．车刀不能正常车削会出现什么情况？

会出现不能优质高效地完成工件的加工。

所以，我们必须学习好有关车刀方面的知识和技能。

自然引到项目2车刀。

车刀，除应用视频讲解外，还可辅以模型、实物，挂图等手段讲解。

【讲授新课】（2课时）

项目2车刀

一、车刀的组成

二、常用车刀的种类

三、车刀的主要角度及作用

1．确定刀具角度的辅助平面

1）基面的特征

（1）通过主（副）切削刃上某选定点，即主切削刃和副切削刃的基面是同一个；

（2）垂直于该点主运动方向的平面；

（3）对于车削，一般可认为基面是水平面，可理解为平行于车刀底面的平面；

（4）垂直于切削平面的平面。

2）切削平面的特征

（1）通过主切削刃上某选定点，与主切削刃相切并垂直于基面的平面为主切削平面ps。

切削平面一般是指主切削平面。

（2）通过副切削刃上某选定点，与副切削刃相切并且垂直于基面的平面为副切削平面Ps′。

（3）对于车削，一般可认为切削平面是铅垂面；

3）主剖面的特征

（1）通过主切削刃上的某选定点，并同时垂直于基面和切削平面的平面，简称为主剖面po；也可以认为，主剖面是指通过主切削刃上的某选定点，垂直于主切削刃在基面上投影的平面。

剖面一般是指主剖面。

（2）通过副切削刃上的某选定点，并同时垂直于基面和切削平面的平面，简称为副剖面po；也可以认为，副剖面是指通过副切削刃上的某选定点，垂直于副切削刃在基面上投影的平面。

（3）对于车削，一般可认为剖面是铅垂面。

2．车刀的主要角度

四、车刀的刃磨

刃磨车刀时，根据不同的车刀材料，选择白色氧化铝或绿色碳化硅砂轮对车刀进行刃磨。

车刀刃磨的一般顺序是：

磨主后刀面→磨副后刀面→磨前刀面→磨刀尖圆弧→油石研磨各刀面。

【技能训练】（6小时）

一、目标任务

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

二、示范操作

1．认识车刀：

75°车刀、45°车刀、90°车刀、切断刀、机夹式车刀、螺纹车刀、内孔刀等。

2．车刀的结构特点及运用：

整体式车刀、焊接式车刀、机夹式车刀。

3．刃磨车刀：

选择合适的砂轮刃磨车刀，讲解刃磨要领和一般顺序。

通过演示加深对刃磨车刀的感性认识。

4．测量车刀的几何角度：

测量刃磨和未刃磨车刀的几何角度，判断是否能使用。

5．试车削工件：

用刃磨好的车刀车削工件，观察车刀在车削过程中的情况。

真实的车削可激发学生练习的兴趣。

三、分组练习（见附表）

按课题小组轮流练习，完成本次课的训练任务。

四、巡回指导

1.身体不准靠近旋转表面，严格通电，确保设备和人身安全。

2.适当讲解各种车刀的特点及其应用。

3.讲解刃磨要领和一般顺序。

4.讲解测量车刀几何角度的方法。

5.分析车刀在车削过程中的情况，强调注意事项。

6.及时纠正练习中出现的问题。

【课题总结】

本次课主要介绍了车刀的组成、常用车刀的种类、车刀的主要角度及作用和车刀的刃磨。

对常用车刀的种类和车刀的主要角度及作用进行了重点讲解。

通过学习这些内容，知道了常用车刀的特点、用途及刃磨要领，为今后顺利地车削工件打下了良好基础。

【布置作业】

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？

5.高速钢和硬质合金车刀，应分别选择什么样的砂轮？

6.简述车刀刃磨的一般顺序。

7.刃磨一把如图2-1所示的75°车刀，并测量其主要角度。

8.测量出如图2-2所示车刀的各主要角度。

图2-175°车刀

a）90°车刀b）切断刀

图2-2车刀

【补充材料】

一、车刀图画法

为了不断改进车刀以及学习和交流先进刀具，中级车工学生应逐渐掌握车刀图的画法。

画车刀图的一般步骤为：

（1）先画出车刀在基面上的投影图（俯视图），可标注主偏角κr、副偏角κr′和刀尖角εr（刀尖角一般不标注）；

（2）作主切削刃的延长线，然后画主剖面图，可标注前角γo、主后角αo、倒棱及断屑槽尺寸；

（3）作副切削刃的延长线，然后画副剖面图，可标注副后角αo′；

（4）主切削刃在切削平面的垂直方向作S向视图，可标注刃倾角λs；

（5）如刀尖处形状较为复杂或标注尺寸的部位过小时，可作刀尖处局部放大图，标注刀尖圆弧及修光刃长度等；

（6）也可标注其他参数，如刀片的型号和代号（或牌号），刀柄的材料和尺寸，切削用量及使用注意事项等。

二、车刀切削部分几何参数的选择

车刀切削部分合理的几何参数是指在保证加工质量和刀具寿命的前提下，能满足提高生产效率和降低成本的刀具的形状、角度和数值。

这些参数选择得是否合理，对于刀具寿命、加工质量和生产效率有很大影响。

粗车塑性材料时选择图2-3所示的75°硬质合金外圆车刀较为合适，这是一把典型的粗车刀。

图2-375°硬质合金外圆车刀

（一）主偏角的选择

1．根据工艺系统刚度选取

在工艺系统刚度不足的情况下，为减少背向力Fp，应取较大的主偏角κr＝80°～93°；反之，取较小的主偏角κr＝45°～60°。

2．根据工件材料选取

加工硬度和强度较高的材料时，为了延长刀具寿命，应取较小的主偏角κr＝10°～30°。

3．根据加工表面形状选取

如车台阶轴或车盲孔时取κr≥90°；车削需从中间切入的工件时，取κr＝45°～60°。

硬质合金车刀合理主偏角的参考值，见表1-2-1。

（二）副偏角的选择

副偏角的合理数值首先应满足加工表面的质量要求，其次要考虑刀尖强度和散热体积。

1．一般刀具的副偏角，在不引起振动的情况下可选取较小的数值κ＝5°～10°。

2．精加工刀具的副偏角应取得更小些。

必要时，可磨出一段κrˊ＝0°的修光刃。

3．加工高强度、高硬度材料或断续切削时，应取较小的副偏角κrˊ＝4°～6°，

以提高刀尖强度。

4．为了保证切断刀刀头强度并且使重磨后的主切削刃宽度变化较小，只能取较小的副偏角κrˊ＝1°～2°。

硬质合金车刀合理的副偏角，见表2-1。

表2-1硬质合金车刀合理偏角参考值

加工情况

主偏角κr

副偏角κ

粗车，无中间切入

工艺系统刚度好

45°，60°，75°

5°～10°

工艺系统刚度差

65°，75°，90°

10°～15°

车削细长轴、薄壁件

90°，93°

6°～10°

精车，无中间切入

工艺系统刚度好

45°

0°～5°

工艺系统刚度差

60°，75°

0°～5°

车削冷硬铸铁，淬硬钢

10°～30°

4°～10°

从工件中间切入

45°～60°

30°～45°

切断刀、车槽刀

60°～90°

1°～2°

（三）过渡刃的选择

刀尖是车刀工作条件最恶劣的部位，其强度较差，切削力和切削热又较集中，很容易磨损。

若刀尖处磨有过渡刃，则能显著改善刀尖的切削性能，提高刀具寿命。

过渡刃有直线形过渡刃和圆弧形过渡刃两种，见图1-2-4。

图1-2-4过渡刃

a）直线形b）圆弧形

1．直线形过渡刃

（1）直线形过渡刃的特点直线形过渡刃可提高刀具寿命，并改善工件表面质量。

过渡刃偏角κrε越小，对工件表面的修光作用越好。

直线形过渡刃刃磨方便，适用于各类刀具。

（2）直线形过渡刃的参考值，见表2-2。

表2-2直线形过渡刃的参考值

车刀种类

过渡刃偏角κrε

过渡刃宽度bε

粗加工及强力切削刀具

κrε＝1/2κr

bε≈（1/5～1/4）ap

一般bε＝0.5～2mm

精加工车刀

κrε＝1°～2°

bε＝0.5～1mm

切断刀

κrε＝45°

bε≈1/5a（a—主切削刃宽度）

一般bε＝0.5～1mm

2．圆弧形过渡刃

（1）圆弧形过渡刃的特点选用合理的刀尖圆弧半径rε可提高刀具的寿命，并对工件表面有较好的修光作用，但刃磨较困难；刀尖圆弧半径过大时，会使背向力Fp增大，切削时易引起振动。

（2）刀尖圆弧半径rε的参考值

1）高速钢车刀：

选择rε＝1～3mm。

2）硬质合金车刀：

一般选择rε＝0.5～1.5mm，精车可取大些，粗车可取小些。

（四）前角的选择

选择前角应考虑“锐中求固”的原则，即在保证车刀有足够强度的前提下，力求锋利。

在使切削刃锋利的同时，设法强化刀尖和切削刃。

通常根据刀具材料、工件材料和加工条件选择前角。

1．按刀具材料选择

高速钢的抗弯强度与冲击韧度比硬质合金高，因此高速钢刀具可选用较大的前角，硬质合金刀具则应选择较小的前角。

2．按工件材料选择

（1）车削塑性材料时，前角应取较大值；车削脆性材料时，一般应选用较小的前角，但不宜选用负前角。

（2）工件材料的强度、硬度较低时，选用较大前角；反之，选用较小的前角。

用硬质合金刀具加工特硬材料（如淬硬钢）和强度很高的材料（如高锰钢）时，应选用负前角γo＝－15°～－5°。

3．按加工条件选择

（1）粗车时，特别是断续车削，承受冲击载荷时，应选用较小的前角；精车时，应选用较大的前角。

（2）工艺系统刚度较差时，应选用较大的前角。

（3）成形刀和螺纹精车刀，应选用较小的前角。

常用车刀合理前角见表2-3。

表2-3车刀前角的参考值

工件材料

前角γo

高速钢刀具

硬质合金刀具

铝及铝合金

30°～35°

30°～35°

紫铜及铝合金（软）

25°～30°

25°～30°

铜合金（脆性）

粗加工

10°～15°

10°～15°

精加工

5°～10°

5°～10°

结构钢

σb＜800MPa

20°～25°

15°～20°

σb＝800～1000MPa

15°～20°

10°～15°

灰铸铁和

可锻铸铁

≤220HBS

20°～25°

15°～20°

＞220HBS

10°

8°

铸、锻钢件或断续切削灰铸铁

10°～15°

5°～10°

注：

表列硬质合金车刀的前角数值是指刃口磨有倒棱的情况。

（五）倒棱的选择

倒棱是指沿着切削刃在车刀前面上磨出负前角的小棱面。

倒棱有两个参数，即倒棱前角γo1和倒棱宽度bγ1。

但倒棱宽度bγ1过大和倒棱前角γo1过小，切削力会增大很多。

倒棱参数的选择应使切削力增加不多，但又要保证刀具寿命有明显提高。

在正前角的硬质合金车刀上，沿切削刃磨出倒棱是强化切削刃的有效措施。

在一般加工条件下，用硬质合金车刀车削碳钢和合金钢，取bγ1＝（0.3～0.8）f，γo1＝－10°～－5°。

在粗车铸钢件、锻钢件或断续切削时，如机床功率和刚度许可，亦取较宽的倒棱即：

bγ1＝（1.5～2）f，γo1＝－15°～－10°。

图1-2-5倒棱

a）γo1＜0°b）γo1＝0°

在前面上磨出断屑槽，并沿主切削刃磨倒棱，可在强化切削刃的同时得到较大的前角（γo＝25°～30°），并使切屑容易卷曲折断。

（六）后角的选择

1．粗加工时以确保刀具强度为主，应取较小的后角αo＝4°～6°；精加工时以保证加工质量为主，一般取αo＝8°～12°。

2．切削塑性材料时，应取较大的后角；切削脆性材料时，应取较小的后角。

3．高速钢车刀的后角可比同类型的硬质合金车刀稍大一些。

4．工艺系统刚度差，容易出现振动时，应适当减小后角。

5．一般车刀的副后角αoˊ选取和后角αo相同的数值。

但切断刀受刀头强度限制，应选用较小的副后角αoˊ＝1°30′～2°。

硬质合金车刀的后角见表2-4。

表2-4硬质合金车刀合理后角参考值

工件材料

合理后角

工件材料

合理后角

粗车

精车

粗车

精车

低碳钢

8°~10°

10°~12°

灰铸铁

4°~6°

6°~8°

中碳钢

5°~7°

6°~8°

铜及铜合金（脆）

6°~8°

6°~8°

合金钢

5°~7°

6°~8°

铝及铝合金

8°~10°

10°~12°

淬火钢

8°~10°

钛合金σb≤1.177GPa

10°~15°

不锈钢（奥氏体）

6°~8°

8°~10°

为了减少刃磨和重磨的工作量，在硬质合金刀具和陶瓷刀具上常磨出双重后角，见图2-6。

图中αo为硬质合金刀片部分的后角，αo1为刀柄部分的后角。

为了防止内孔车刀后面和孔壁摩擦，又不使后角磨得太大而削弱刀柄强度，αo1可略大些。

图2-6双重后角

（七）刃倾角的选择

当刃倾角λs越大时，刀具的实际前角越大，可使切削力下降。

当负

λs的绝对值增大时，背向力Fp增加易引起振动，且切屑易擦伤已加工表面。

刃倾角的数值主要根据排屑方向、刀具强度和加工条件合理选取。

1．加工普通碳钢和灰铸铁，粗车时选取λs＝－5°～0°；精车时选取λs＝0°～5°；有冲击负荷时，λs＝－15°～－5°；冲击特别大时，负

λs可取更大的绝对值，甚至取λs＝－45°～－30°。

2．车削淬硬钢，λs＝－50°～－12°或者负值的绝对值更大些。

3．工艺系统刚度不足时，尽量不用负值刃倾角。

4．微量精车外圆、精车孔时，也可采用大刃倾角：

λs＝45°～75°。