水平回转成形车刀的参数计算

朱洋

1 问题的提出
$ i# G# j( d* i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°。
  E0 d7 [& W* C
图1

0 W. u6 c. F5 B4 {  k6 d图2
: a# t: z& f: K+ f5 K( v$ R, y2 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)。

图3
2 Z4 A. \* r7 u" }( k8 \1 m
图4

9 S" m) \! ?- `# m  R% O图5
' n. z9 z8 C) d/ j3 车刀参数计算方法
2 e2 u2 [4 m/ A) @4 P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
CB=rasingf
点I处的进给前角为
7 }! r4 |1 k$ [- s6 R( {8 l2 Ogfi=arcsin
4 d% x3 G) O$ ^, ?+ S! J- FCB
4 b! H/ }$ d* n) G# _( Hri
CI与X轴的夹角为
∠CID=gf-gfi
DI=ricos∠CID工件上点I 的坐标值为
{
Xi=DI-ra
Zi=risin∠CID
1 s  l3 U. f; \' e  Y: @$ NYi=工件轴向尺寸
{
7 t5 g7 C: [8 D! A$ c5 BLi=Xicosq- Yisinq
Mi=Xisinq+Yicosq
# n' a; V$ H9 x- Z4 b2 q. I( XNi=Zi
如图5所示，LAN平面内的前角gnl、后角anl的计算式为
. d- ]2 F# \! U+ S# @7 |gnl=arctan
Ni
: y# k, H) b/ U+ a% E% oLi
anl=arctan(tanafcosq)LAN 平面内点I 的截形深度Pi由下式计算：
' ]% R, H, m5 M5 R- ~3 P/ EQi=(L2i+N2i)½
; y3 b$ P0 Y" m1 @' l$ B2 OPi=Qicos(gnl+anl)
' q+ U& y/ h  O  {5 R+ K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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