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°。
* V! ?% F+ z; `5 s. G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) V5 v3 ], u' \  k. z
9 i/ \* F, R2 E图1

5 O1 c% g0 s& e5 ~6 t+ y3 m8 T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)。
9 y7 B/ i, [2 |! I: L
8 y2 J; l9 q6 d9 b% `, _图3
% G/ C! Q6 j2 a; F/ I* y
' \" N7 u0 u  r6 S' F% L0 U图4
; V5 i( ^) z5 x" O( \5 {
图5
3 车刀参数计算方法
工件上点I 的坐标计算
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。
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
" b8 g- O& [2 z: T5 ?9 A  o* l, CCB=rasingf
点I处的进给前角为
" G  P5 d" x  W, {gfi=arcsin
( V. e+ I$ [6 O" t4 PCB
1 ~# v4 J' ?5 H% W$ G, s: kri
9 a" g6 x: m; r9 D9 _CI与X轴的夹角为
  \9 A! d: Y  S, _* e4 X/ ~) v∠CID=gf-gfi
2 B  p, u. y' j. c* mDI=ricos∠CID工件上点I 的坐标值为
{
8 S9 g0 j2 `- {" L" e3 uXi=DI-ra
Zi=risin∠CID
Yi=工件轴向尺寸
{
Li=Xicosq- Yisinq
Mi=Xisinq+Yicosq
Ni=Zi
如图5所示，LAN平面内的前角gnl、后角anl的计算式为
gnl=arctan
Ni
Li
anl=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)
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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