《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第 1 页解决方法 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》第 2 页（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 用选择第 3 页前角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。
第 4 页主偏角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第 6 页（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）第 7 页磨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第 8 页纸上所标注的其它参数或角度，换算成圆锥素线与车床主轴轴线的夹角α/2(称圆锥半角)，α/2就是车床小滑板应该转过的角度，见图2-5。
图2-5 转动小滑板车削外圆锥面根据被加工零件给定的已知条件，可应用下面公式计算：tan(α/2)=(D -d)/2L=C/2 其中：C=(D-d)/L 式中：α/2—圆锥半角；D —圆锥大端直径；d —圆锥小端直径；L —圆锥长度；C —锥度。
应用公式(3-4)计算圆锥半角α/2必须查三角函数表，比较麻烦。
因此在实际应用中，当圆锥半角α/2较小，在1°～13°之间，可用乘上一个常数的近似方法来计算。
大滑板大拖板 中滑板 小滑板第 9 页即： α/2=常数×(D-d)/L小滑板转动角度1°～13°近似公式常数可以从表2-1中查得。
如果α/2<6°时可用下面近似公式计算，即：α/2≈28.7°×L dD -或α/2≈28.7°C车削常用工具圆锥和专用标准锥度时小滑板转动角度见表2-2。
表2-1 小滑板板角度近似公式常数表C Ld D 或-常 数 备 注 0.10～0.20 28.6°本表适用α/2在8°～13°之间。
6°以下的常数值为28.7°0.20～0.29 28.5° 0.29～0.36 28.4° 0.36～0.40 28.3° 0.40～0.4528.2°表2-2 车削常用圆锥和专用标准锥度时小滑板转动角度名称 锥度C 小滑板转动角度(α/2) 名称 锥度C 小滑板转动角度(α/2) 莫氏圆锥0 1：19.212 1°29′27″ 常用专用标准锥度1：4 7°07′30″ 1 1：20.047 1°25′43″ 1：5 5°42′38″ 2 1：20.020 1°25′50″ 1：7 4°05′08″ 3 1：19.992 1°26′16″ 1：10 2°51′45″ 4 1：19.254 1°29′15″ 1：12 2°23′09″ 51：19.0021°30′26″1：151°54′33″第 10 页6 1：19.180 1°29′36″ 1：16 1°47′24″ 米制圆锥41：201°25′56″1：20 1°25′56″ 61：30 0°57′17″ 801：50 0°34′28″ 100 1：100 0°17′11″ 120 1：200 0°08′36″ 160 7：24 8°17′50″ 2007：643°07′40″（2）小滑板转动方向的确定车削顺锥圆锥体(左端大右端小)时，小滑板应按逆时针转动。
反之，车削倒锥(又称背锥)圆锥体时，小滑板按顺时针转动。
（3）转动小滑板车削圆锥体的方法(1)转动小滑板 将小滑板转盘上的螺母松开，把转盘转至所需要的圆锥半角(α／2)的刻度上，然后固定转盘上的螺母、。
如果角度不是整数，例如：α／2=2°51′，转到3°～2°30′之间，然后用试切法逐步找正。
(2)调整小滑板镶条的松紧 如调得过紧，手动进给时费力，移动不均匀；调得过松，造成小滑板间隙太大。
两者均会使车出的锥面粗糙度值较大且母线不平直的工件。
(3)确定小滑板行程 工作行程应大于圆锥加工的长度。
将小滑板后退至工作行程的起始点，然后试移动一次，以检查工作行程是否足够。
(4)粗车圆锥体 粗车时应找正圆锥的角度，留精车余量0.5㎜。
(5)精车圆锥体 提高工件转速，双手缓慢均匀地转动小滑板手柄精车圆锥体至尺寸。
注意：若小滑板转动角度不精确（略大或略小），加工结果会怎样？（如图2-6）(a) 小滑板转动角度略大于α／2 (a) 小滑板转动角度略小于α／2图2-6 小滑板转动角度不精确（D为设计尺寸，D′为实际加工所得尺寸）（4）圆锥尺寸的控制方法(1)控制大端直径尺寸车削圆锥体时，大端直径可用游标卡尺或千分尺测量来控制。
(2)控制小端直径尺寸当锥度已找正，而小端尺寸还未能达到要求时，须再车削。
这时可通过界限套规来控制小端尺寸(图2-7)。
具体方法是：用界限套规与工件锥体配合，量出界限套规台阶中心到工件小端面的距离a，再用车刀刀尖在工件小端直径处对刀，接着移动小滑板(床鞍不动)，使车刀离开工件端面一个a的距离，最后移动床鞍使车刀同工件端面接触，这时虽然没有移动中滑板，但车刀已经切入一个需要的深度。