水平回转成形车刀的参数计算

朱洋

1 问题的提出
成形车刀的切削刃形状比较复杂，如采用正交平面前角g0和正交平面后角a0定义成形车刀角度，会使成形车刀的测量、制造和刃磨比较困难。为此，可将假定进给平面前角gf和假定进给平面后角af定义为成形车刀的名义前角和名义后角。由于成形车刀的切削刃为折线或曲线，因此切削刃上各点的正交平面后角值与该点的主偏角kr有关，即tana0=tanafsinkr，当kr=0°时，a0=0°。
在图1所示加工情况下，成形车刀的后刀面紧贴工件的端面(W 面)，摩擦现象严重。为保证加工质量和刀具寿命，应使成形车刀切削刃各点处的a0≥2°～3°。
) }, V- p! U7 R/ |3 R5 p
图1
' W6 n% E, H5 y* K4 f' G% c$ o
图2
# |/ i% J5 T; d% z/ X8 ^2 水平回转成形车刀原理
为保证成形车刀主偏角kr=90°处的a0≥2°～3°，可采用在水平面内相对于工件回转q角的成形车刀(见图2)。该车刀的进给方向保持不变，仍垂直于工件轴线，gf按工件材料选择，af按刀具类型选择。只需计算出LAN 截面(即成形车刀纵向剖面)内成形车刀的前角gnl、后角anl以及切削刃上各点在LAN平面内的截形深度Pi，即可按普通成形车刀进行制造、测量和刃磨(只需将安装基面倾斜q角)。
* ^1 q4 ^" j7 G: P1 N) x& f
5 J2 h& e9 ^/ o" n图3
5 p% m" E( n5 C1 `
  h. X* B) c( h7 T* g" Q5 [图4
4 Q+ F! F7 s4 a% {# Y
图5
" t- o1 T2 b0 E& \( K: b4 }6 `8 F3 车刀参数计算方法
2 k" W" m2 w: C9 s3 s) B工件上点I 的坐标计算
# \: ~6 k; `5 K  ~& J在计算水平回转成形车刀参数前，首先选定工件坐标系，其坐标原点为基点A，X、Y轴分别沿着工件的径向和轴向，Z 轴指向切削速度方向；然后确定成形车刀坐标系，其坐标原点也在A点，L轴指向刀具安装面，M轴沿着刀具安装面，N轴与Z轴重合。
& w: ]: L. H" K如图3所示，设基点A处的半径为ra，工件廓形上第I点的半径为ri，有
! J+ w. W' I# N7 V" |CB=rasingf
( J6 [6 _, r6 j4 O6 X% |& q点I处的进给前角为
2 x8 i4 p: C" C5 a' t' B- c3 rgfi=arcsin
CB
ri
CI与X轴的夹角为
∠CID=gf-gfi
3 i& \# ]: b7 A6 P, b# n. \DI=ricos∠CID工件上点I 的坐标值为
7 U/ X# r8 ]9 N: N6 H. a: S& z+ r{
. p* B, G& V2 U9 k2 J+ a1 E* zXi=DI-ra
Zi=risin∠CID
Yi=工件轴向尺寸
, _% n7 j3 \9 |* y) P) Z& F1 x{
- P- n! I0 @2 n$ J  G) ^Li=Xicosq- Yisinq
Mi=Xisinq+Yicosq
& T) ~* P& }. m& ^, ^7 Z5 j9 TNi=Zi
* Z: g4 x# i4 I如图5所示，LAN平面内的前角gnl、后角anl的计算式为
gnl=arctan
: I, i* A6 n. A6 NNi
9 F" Q* U; j0 q0 h6 QLi
anl=arctan(tanafcosq)LAN 平面内点I 的截形深度Pi由下式计算：
Qi=(L2i+N2i)½
- y' y, E3 a; I$ wPi=Qicos(gnl+anl)
根据LAN平面内的前角gnl、后角anl以及截形深度Pi即可制造出符合加工要求的成形车刀。安装时只需倾斜q角，就能加工出合格工件。
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