水平回转成形车刀的参数计算

朱洋

1 问题的提出
; _/ s# F% O4 p% p' k8 |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°。
* s% B+ `# X# ]2 e
图1

8 J# s$ q2 @7 K% G: n, M% L图2
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)。
, ?: X9 ?3 T! p) R( H
2 V6 L1 b* l9 I1 w2 T图3

0 p' q! A; L2 |( M. T7 {% [图4

图5
9 A$ z2 x6 j' _( i7 j2 N3 车刀参数计算方法
3 M, b% Q1 {, k  H* g* [& a工件上点I 的坐标计算
- O9 U. ?0 I4 Q2 e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。
. w6 n# p2 F" x0 K$ Y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
CB=rasingf
. ~9 k( g" }0 u$ L( [6 {点I处的进给前角为
gfi=arcsin
( H. b2 I- X4 Q+ X8 k" HCB
ri
CI与X轴的夹角为
: X4 w0 X# k! a! `∠CID=gf-gfi
. J/ P5 p3 L! u, o7 CDI=ricos∠CID工件上点I 的坐标值为
+ B  [: ?- |) W4 {  I; Y. R* c( X* C* {{
Xi=DI-ra
( F  i0 G' @& j0 S1 ^Zi=risin∠CID
; D0 v0 \% U: Z3 q; ?1 S1 d) PYi=工件轴向尺寸
{
Li=Xicosq- Yisinq
Mi=Xisinq+Yicosq
# p7 H' q9 }+ _3 n! w+ ~" oNi=Zi
如图5所示，LAN平面内的前角gnl、后角anl的计算式为
gnl=arctan
) S: q! Z* Z3 D1 yNi
" D; L% a) f+ s. [. f% H" GLi
3 }/ O) R0 y  s( J* i; b* Panl=arctan(tanafcosq)LAN 平面内点I 的截形深度Pi由下式计算：
Qi=(L2i+N2i)½
Pi=Qicos(gnl+anl)
0 `; ]+ W) s. t) v, `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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