车刀几何角度测量
趙 越
安徽工业大学机械工程学院
2003年7月
车 刀 几 何 角 度 测 量
一、实验目的
1、通过实验巩固和加深对车刀几何角度的标注坐标系平面与车刀几何角度坐标系的基本定义的了解；
2、了解车刀量角仪的结构与工作原理，熟悉其使用方法；
3、掌握车刀标注角度的测量方法。
二、实验设备
1、SJ34型车刀量角仪、SJ25型车刀量角仪；
2、实验用车刀教具：45°外圆车刀、75°外圆车刀、外圆车刀、45°弯头车刀、切断刀等。所用车刀教具的刀杆的截面为矩形。
三、车刀量角仪的结构原理及使用方法
1、SJ34型车刀量角仪的结构与工作原理及使用方法图1所示为SJ34型车刀量角仪。它能测量各类型车刀的任意剖面中的几何角度。其结构与工作原理及使用方法如下：
1—底座 2—立柱 3—滑块 4—小扇形刻度盘 5—小转盘 6—大扇形刻度盘 7—测量片 8—转盘 9—滑板 10—转盘底 11—旋钮 12—旋钮图1 SJ34型车刀量角仪结构
立柱2上有三条间隔90°且铅垂的V形槽，靠近顶部有一条水平的圆环V形槽。滑块3可轻便地沿立柱2上下移动。通过调节滑块3中钢珠的弹簧压力（钢珠被压在立柱2的V形槽中），能保持装在滑块3上的小扇形刻度盘4、大扇形刻度盘6、测量片7等零件停留在任意高度位置上，且不需要锁紧。当滑块3向上移动到顶端时，钢珠落入圆环V形槽中，滑块3即可自由转动，以供选择合适的测量工作位置。由于有三个相互垂直的测量工位，使测量角度时调整极为方便。特别要注意的是：滑块3只有上移到顶端时才可转位，否则钢珠将会拉毛立柱2的表面。
被测车刀放在转盘8的载刀台（在旋钮11大两侧各有一个载刀台）上贴紧相互垂直的两个承刀面上，可将其在转盘座10上回转或在底座1及滑板9上纵、横向平移，并调整滑块3的位置，以使被测车刀的被测面或被测刀刃能与测量片7接触。这样，可分别测得在主剖面坐标系内的被测车刀的偏角、前角、后角和刃倾角。
若调整转盘8，使转盘8的指示针在转盘座10的刻度盘上所指示的数值为零，并用旋钮11锁紧。利用两个测量工位先后测量，可较方便地测量进给剖面与切深剖面中的被测车刀的前角和后角。
若将大扇形刻度盘6旋转一个刃倾角，并用旋钮12、13锁紧(旋钮13图中未表示)。使测量片7的测量面（即测量片的两铅垂大平面）处于主切削刃垂直的方位，按前述的测量方法即可测得法向剖面中的被测车刀的前角和后角。
使用车刀量角仪时，零部件的调整应轻而缓慢。特别是向下调整滑块3时，一只手的食指和中指应在滑块3的下部用力夹住立柱2，另一只手向下缓慢移动滑块3。以避免因滑块3快速下移而产生的测量片对转盘8、转盘座10、底座1和被测车刀等的冲击，从而造成测量片7的损坏及人身事故。
实验操作时，应按使用方法照章操作，严禁违章操作。
2、SJ25型车刀量角仪的结构与工作原理及使用方法
图2所示为SJ25型车刀量角仪。其结构与工作原理及使用方法如下：
立柱A上有三条间隔90°且铅垂的V形槽，靠近顶部有一条水平的圆环V形槽。滑块B可轻便地沿立柱A上下移动。通过调节滑块B中钢珠的弹簧压力（钢珠被压在立柱A的V形槽中），能保持装在滑块B上的刻度盘C、测量片D等零部件停留在任意的高度位置上，且不需要锁紧。当滑块B向上移动到顶端时，钢珠落入圆环V形槽中，滑块B即可自由转动，以供选择合适的测量工作位置。由于有三个相互垂直的测量工位，使测量角度时调整极为方便。特别要注意的是：滑块B只有上移到顶端时才可以转位，否则钢珠将会拉毛立柱A的表面。
被测车刀放在转盘E的载刀台（在旋钮F的两侧各有一个载刀台）上贴紧相互垂直的两个载刀面，可随其在转盘座H上回转或在底座G横向平移，并调整滑块B的位置，以使被测车刀的被测面或被测刀刃能与测量片D接触。这样，可分别测得在主剖面坐标系内的被测车刀的偏角、前角、后角和刃倾角。
A—立柱 B—滑块 C—刻度盘 D—测量片 E—转盘 F—旋钮
G—底座 H—转盘座 I—旋钮 J—旋钮图2 SJ25型车刀量角仪结构
使用车刀量角仪时，零部件的调整应轻而缓慢。特别是向下调整滑块B时，一只手的食指和中指应在滑块B的下部用力夹住立柱A，另一只手向下缓慢移动滑块B。以避免因滑块B快速下移而产生的测量片D对转盘E、转盘座、底座和被测车刀等的冲击，从而造成测量片D的损伤及人身事故。
实验操作时，应按使用方法照章操作，严禁违章操作。
四、测量方法（主剖面坐标系的车刀几何角度测量）
1、SJ34型车刀量角仪的测量方法
（1）测量工作见图3所示。
（2）测量方法一：
①将大扇形刻度盘6调整至其指示针在小扇形刻度盘4上所指示的数值为零，并用旋钮12锁紧。调整滑块3、大扇形刻度盘6至Ⅱ号测量工位；
②把被测车刀放在转盘8的载刀台上贴紧相互垂直的两个承刀面；
③调整转盘8、转盘座10、滑块3。使被测车刀的主切削刃与测量片7的测量面（即测量片7的两铅垂大平面）轻轻贴合。尔后，用旋钮11将转盘8锁紧。此时，转盘8的指示针在转盘座10的刻度盘上所指示的数值为被测车刀的主偏角的余角的值，称为β，则被测车刀的住偏角Kr＝90°－β；
④调整滑块3、测量片7。使测量片7的下刀口（即测量片7的两铅垂大平面间，且下方的刀刃）与被测车刀的主切削刃轻轻贴合。这时，测量片7的指示尺在大扇形刻度盘6上所指示的数值为被测车刀的刃倾角的值λ；
⑤以步骤③中转盘8的指示针在转盘座10的刻度盘上所指示的位置为零点，以步骤③中转盘8的转动方向为正方向。反向转动转盘座8转90°。调整滑块3、测量片7。使测量片7的下刀口与被测车刀的前刀面轻轻贴合。此时，测量片7的指示尺在大扇形刻度盘6上所指示的数值为被测车刀的前角的值γ；
⑥调整滑块3、测量片7。使测量片7的侧刀口（即测量片7的两铅垂大平面间，且铅垂的刀刃）与被测车刀的后刀面轻轻贴合。这时，测量片7的指示尺在大扇形刻度盘6上所指示的数值为被测车刀的后角的值α；
（3）测量方法二：
①将大扇形刻度盘6调整至其指示针在小扇形刻度盘4上所指示的数值为零，并用旋钮12锁紧。调整滑块3、大扇形刻度盘6至I或Ⅲ号测量工位；
②把被测车刀放在转盘8的载刀台上贴紧相互垂直的两个承刀面；
③调整转盘8、转盘座10、滑块3。使被测车刀的主切削刃与测量片7的测量面轻轻贴合。然后，用旋钮11将转盘8锁紧。此时，转盘8的指示针在转盘座10的刻度盘上所指示的数值为被测车刀的主偏角的值Kr ；
④调整滑块3、测量片7。使测量片7的下刀口与被测车刀的主切削刃轻轻贴合。这时，测量片7的指示尺在大扇形刻度盘6上所指示的数值为被测车刀的刃倾角的值λs ；
⑤调整滑块3、大扇形刻度盘6至II号测量工位。调整转盘座10、大扇形刻度盘6。使测量片7的下刀口与被测车刀的前刀面轻轻贴合。此时，测量片7的指示尺在大扇形刻度盘6上所指示的数值为被测车刀的前角的值γ；
⑥调整转盘座10、大扇形刻度盘6。使测量片7的侧刀口与被测车刀的后刀面轻轻贴合。此时，测量片7的指示尺在大扇形刻度盘6上所指示的数值为被测车刀的后角的值α。
（4）测量副偏角、副刃倾角、副前角和副后角的测量方法与上述的两种方法相同。
注意：在使用SJ34型车刀量角仪测量车刀几何角度时，应适当沿两个承刀面移动被测车刀。但要保持被测车刀的原有姿态，并保持被测车刀与两个承刀面贴紧。
2、SJ25型车刀量角仪的测量方法。
（1）测量工作见图4所示。
（2）测量方法一（Kr≤45°）
①调整滑块B、刻度盘C至II号测量工位。调整测量片D至其指示针在刻度盘C上所指示的数值为零；
②把被测车刀放在转盘E的载刀台上贴紧相互垂直的两个承刀面；
③调整转盘E、转盘座H和滑块B。使被测车刀的主切削刃与测量片D的测量面（即测量片D的两铅垂大平面）轻轻贴合。尔后，用旋钮F将转盘E锁紧。此时，转盘E的指示针在转盘座H的刻度盘上所指示的数值为被测车刀的主偏角的值Kr ；
④调整滑块B、测量片D。使测量片D的下刀口（即测量片D的两铅垂大平面间，且下方的刀刃）与被测车刀的主切削刃轻轻贴合。此时，测量片D的指示针在刻度盘C上所指示的数值为被测车刀的刃倾角的值λs ；
⑤调整滑块B、刻度盘C至I或Ⅲ号测量工位。调整转盘座H、刻度盘C。使测量片D下刀口与被测车刀的前刀面轻轻贴合。此时，测量片D的指示尺在刻度盘C上所指示的数值为被测车刀前角的值γ；
⑥调整转盘座H和刻度盘C。使测量片D的侧刀口（即测量片D的两铅垂大平面间，且铅垂的刀刃）与被测车刀的后刀面轻轻贴合。此时时，测量片D的指示尺在刻度盘C上所指示的数值为被测车刀的后角的值α。
（3）测量方法二（Kr＞45°）
图3 SJ型车刀量角仪测量工位图 图4 SJ25型车刀量角仪测量工位图
①调整滑块B和刻度盘C至I或Ⅲ号测量工位。调整测量片D至其指示针在刻度盘上所指示的数值为零；
②把被测车刀放在转盘E的载刀台上贴紧相互垂直的载刀面 ；
③调整转盘E、转盘座H和滑块B，使被测车刀的主切削刃与测量片D的测量面轻轻贴合。尔后，用旋钮F将转盘E锁紧。此时，转盘E的指示针在转盘座H的刻度盘上所指示的数值为被测车刀的主偏角的值，称为β，则被测车刀的主偏角Kr＝90°－β；
④调整滑块B和测量片D，使测量片D的下和刀口与被测车刀的主切削刃轻轻贴合。此时，测量片D的指示针在刻度盘C上所示的数值为被测车刀的主刃倾角的值λ；
⑤调整滑块B和刻度盘C至II号测量工位。调整转盘座H和刻度盘C，使测量片D的下刀口与被测车刀的前面轻轻贴合，此时，测量片D的指示针在刻度盘C上所示的数值为被测车刀的前角的值γ；
⑥调整转盘座H和刻度盘C，使测量片D的侧刀口与被测车刀的后刀面轻轻贴合，这时，测量片D的指示尺在刻度盘C上所指示的数值为被测车刀的后角值α。
（4）测量副偏角、副刃倾角、副前角 和副后角的测量方法与上述两种测量方法相同。
注意,在使用SJ25型车刀量角仪测量车刀的几何角度时，应适当沿两个承刀面移动被测车刀。但要保持被测车刀的原有姿态，并保持被测车刀与两个承刀面贴紧。
五、实验任务
测量主剖面坐标系内的外圆车刀和切断刀的主偏角、前角、刃倾角、后角；副偏角、副刃倾角、副前角和副后角。其中测量切断刀的副偏角、副刃倾角和副后角时，实验者自己确定位于主切削刃右侧的副角还是左侧的副角。
六、实验要求实验预习
（1）仔细阅读本课程教材中刀具切削部分的基本定义一节，理解车刀几何角度的标注坐标系平面的定义，理解车刀各面和各角的定义。明确各面的相互位置和各刃形成的成因；
（2）要注意区分不同功用的车刀，其进给方向与被加工工件之回转轴线的夹角不同（即主偏角不同）。应明确车刀的进给方向，并用图表示。理解车刀各角的正负值的规定。
（3）仔细阅读本实验指导书。根据本实验指导书中车刀量角仪的结构与工作原理及使用方法一节和图1和图2，力求对各型车刀量角仪的结构有一个书面的感性认识。仔细分析车刀之切削刃部分各要素及各型车刀量角仪的测量方法。自己选择实验仪器型号，设计实验方案和实验步骤。
要求：
①实验方案应有外圆车刀和切断刀两种车刀几何角度的测量方案（在主剖面坐标系内）；
②实验步骤：应有外圆车刀和切断刀两种车刀的几何角度的测量步骤。同一型号的车刀量角仪的不同的测量方法可以混合使用，但应概念清楚，测量方法合理，并注明所选用的车刀量角仪的型号及测量工位号；不同型号的车刀量角仪的测量方法不可混合使用。
注：实验方案即在何测量工位测量什么车刀角度，或什么车刀角度在何测量工位测量。实验步骤即每个被测角度测量的详细操作过程和要点；
（4）根据以上要求写出实验预习报告。并于实验前两周交实验室批准。实验预习报告不合格者需重写实验预习报告，待实验预习报告合格后方可做实验。
实验操作
（1）实验操作前应根据本实验指导书，对照图1或图2及车刀量角仪实物，熟悉所选用的车刀量角仪和被测车刀的切削部分各要素。根据不同功用的被测车刀，确定被测车刀的进给方向。
（2）实验操作时，应按使用方法照章严格操作，严禁违章操作。违章操作者将被罚分。
在最短的时间内，顺利完成实验步骤操作又无违章操作者为佳。
（3）实验操作时，应按实验预习报告所设计的实验方案和实验步骤进行操作。操作时，有关本实验的问题，实验者可以相互讨论。对于实验预习报告所设计的实验方案和实验步骤与实验操作所用的不一致时，应将不一致的部分记录下来。
（4）实验操作完毕后，必须将车刀量角仪按其使用方法复位，并擦干净。同时应将实验教具收拾整齐。实验操作才算完全完成合格。
3、实验报告
应写明实验者实施本实验所选用的实验仪器的型号。实验数据和实验参数应真实、完整，并列于表中。所测量的副偏角、副刃倾角、副前角、副后角应标明被测的各角度位于主切削刃的左侧还是右侧。画出被测车刀切削部分的立体图，标注出各面、各刃及被测车刀的进给方向。将实验预习报告所设计的实验方案和实验步骤与实验操作中所用实验方案、实验步骤不一致的部分写出，并指出所设计的实验方案和实验步骤的错误之处及原因。实验报告应在本实验操作完成后一周内交实验室批改。
机类专业学生须完成两种车刀几何角度的测量。非机类专业学生应完成一种车刀几何角度的测量。
七、实验参考书本课程教材和本实验指导书。
金属切削原理及刀具 张维纪 浙江大学出版社 TG5/28
金属切削原理及刀具设计 华南工学院、甘肃工学院 上海科学技术出版社 TG50/1:1
金属切削原理 周泽华 上海科学技术出版社 TG501/8
金属切削原理 刘维灿 上海科学技术文献出版社 TG501/9
车刀几何角度测量实验预习报告
班级
姓名
成绩
实验日期
学号
授课教师
指导教师
批改日期
车刀几何角度测量实验报告
班级
姓名
成绩
实验日期
学号
授课教师
指导教师
批改日期
一、实验数据
1、车刀编号 ；车刀名称
主偏角Kr
刃倾角λs
前角γ
后角α
左副偏角Kr
左副刃倾角λs
左副前角γ
左副后角α
右副偏角Kr
右副刃倾角λ_s
右副前角γ
右副后角α
2、车刀编号 ；车刀名称
主偏角Kr
刃倾角λs
前角γ
后角α
左副偏角Kr
左副刃倾角λs
左副前角γ
左副后角α
右副偏角Kr
右副刃倾角λ_s
右副前角γ
右副后角α
二、所设计的实验方案和实验步骤的应用情况与实验操作所用的是否一致？
与实验操作所用的不一致的原因，所设计的实验方案和实验步骤的错误之处。
三、画出被测车刀切削部分的立体图
