水平回转成形车刀的参数计算

朱洋

1 问题的提出
9 D2 n, }3 C, ?+ _$ P& f6 V7 V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°。

图1
& O3 f* w( [) P0 W& A+ c) l' W
! V' m0 a  s* R7 a6 \; S" p5 L图2
9 W5 E- U% B) j: ?, h+ a2 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
0 ?! ~1 o% V6 y
9 W8 l, x6 C- g# J5 V  m图4
+ o  S' q. O9 u5 n7 n; j6 w
7 |  u( s) ^: G. m& _: d* q5 N图5
3 车刀参数计算方法
# q# a: B1 s3 a( _. E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。
2 R* s5 R. m4 \' f" G: a! `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
gfi=arcsin
! x0 D1 b  U: ?7 R" K2 rCB
ri
CI与X轴的夹角为
0 c) U/ k, k4 I4 {# Z4 `∠CID=gf-gfi
DI=ricos∠CID工件上点I 的坐标值为
3 P4 s0 R8 E7 G" R" N3 U; X. A. T6 i2 K% Q{
Xi=DI-ra
Zi=risin∠CID
Yi=工件轴向尺寸
{
, h2 ]5 l: ?: s  e5 XLi=Xicosq- Yisinq
" O$ n9 |* I# d, ^0 f9 GMi=Xisinq+Yicosq
Ni=Zi
  e7 P0 X9 n" y! M* [% ~4 j0 f如图5所示，LAN平面内的前角gnl、后角anl的计算式为
gnl=arctan
$ `  C; o' @. V  c' d$ `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
% O. p$ Q8 X) e( n6 ^* H7 E/ aPi=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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