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水平回轉成形車刀的參數計算

時間:2011-02-27 10:22:21 來源:

 1 問題的提出

成形車刀的切削刃形狀比較復雜，如采用正交平面前角g0和正交平面后角a0定義成形車刀角度，會使成形車刀的測量、制造和刃磨比較困難。為此，可將假定進給平面前角gf和假定進給平面后角af定義為成形車刀的名義前角和名義后角。由于成形車刀的切削刃為折線或曲線，因此切削刃上各點的正交平面后角值與該點的主偏角kr有關，即tana0=tanafsinkr，當kr=0°時，a0=0°。

圖一

圖二

在圖1所示加工情況下，成形車刀的后刀面緊貼工件的端面(W 面)，摩擦現象嚴重。為保證加工質量和刀具壽命，應使成形車刀切削刃各點處的a0≥2°～3°。

2 水平回轉成形車刀原理

為保證成形車刀主偏角kr=90°處的a0≥2°～3°，可采用在水平面內相對于工件回轉q角的成形車刀(見圖2)。該車刀的進給方向保持不變，仍垂直于工件軸線，gf按工件材料選擇，af按刀具類型選擇。只需計算出LAN 截面(即成形車刀縱向剖面)內成形車刀的前角gnl、后角anl以及切削刃上各點在LAN平面內的截形深度Pi，即可按普通成形車刀進行制造、測量和刃磨(只需將安裝基面傾斜q角)。

3 車刀參數計算方法

  1. 工件上點I 的坐標計算
    在計算水平回轉成形車刀參數前，首先選定工件坐標系，其坐標原點為基點A，X、Y軸分別沿著工件的徑向和軸向，Z 軸指向切削速度方向；然后確定成形車刀坐標系，其坐標原點也在A點，L軸指向刀具安裝面，M軸沿著刀具安裝面，N軸與Z軸重合。

圖三

圖四

圖五

  1. 如圖3所示，設基點A處的半徑為ra，工件廓形上第I點的半徑為ri，有
    CB=rasingf
    點I處的進給前角為
    gfi=arcsin CB
    ri
    CI與X軸的夾角為
    ∠CID=gf-gfi
    DI=ricos∠CID
    工件上點I 的坐標值為
    { Xi=DI-ra
    Zi=risin∠CID
    Yi=工件軸向尺寸
  2. 刀具上點I的參數計算
    如圖4 所示，刀具上點I 的坐標為
    { Li=Xicosq- Yisinq
    Mi=Xisinq+Yicosq
    Ni=Zi
    如圖5所示，LAN平面內的前角gnl、后角anl的計算式為
    gnl=arctan Ni
    Li

    anl=arctan(tanafcosq)
    LAN 平面內點I 的截形深度Pi由下式計算：
    Qi=(L2i+N2i)½
    Pi=Qicos(gnl+anl)
根據LAN平面內的前角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車刀。安裝時只需傾斜q角，就能加工出合格工件。