水平回转成形车刀的参数计算

朱洋

1 问题的提出
5 }3 _0 `" b( d  }& _1 W  O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°。
2 A' B' W4 z1 c" b$ t# N
图1
* R) Q- w2 y* {! H8 A$ ~+ z
, a" t0 {3 L& r% M# y* m) I- u" q图2
; ~: b/ x  F8 Y% m5 R+ v2 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)。
% Y2 U. W6 Y/ z& m* U( a' P
* o4 t% x0 U- [图3
* ~/ v' i& g% O1 ~8 c4 E, q( H3 k5 @2 |
图4

图5
+ C9 N' j) B3 h' N2 j- _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
CB=rasingf
点I处的进给前角为
; p: t% D' _% V7 F4 j- Agfi=arcsin
: `! H7 R' L* `1 F  P! }/ h+ R0 k9 BCB
$ R: m* K! X% I& `, Vri
$ S8 f. l( P; v& S  ^" {- q: PCI与X轴的夹角为
* Z+ I( e; Z' F" B∠CID=gf-gfi
- _- n- R/ n7 T& p7 }5 b, y6 PDI=ricos∠CID工件上点I 的坐标值为
( G+ v! A/ m! Z4 d' @$ ]5 n/ C; B{
3 \" l4 D8 D5 g, L& ?/ B5 X1 w9 sXi=DI-ra
Zi=risin∠CID
Yi=工件轴向尺寸
+ \% o4 x; L. s4 Z" J$ k{
Li=Xicosq- Yisinq
Mi=Xisinq+Yicosq
  ~5 t: Y  f0 F! V1 m' ]; n9 yNi=Zi
7 q( u/ I" T1 P) L如图5所示，LAN平面内的前角gnl、后角anl的计算式为
gnl=arctan
' S# p' t2 G! NNi
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。
7 {; ~3 b& T; i7 N5 C! H2 ~( f文章关键词：