水平回转成形车刀的参数计算

朱洋

1 问题的提出
) L& ~2 A( L, @' v/ J" R, ~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°。
% ^( R& V8 Q- Y: Q; v6 r* b) u
图1

& {: c2 L4 K+ Y, _) U' ]* X) m- }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)。
* \. |/ H9 t9 e: A$ M
3 ]8 |/ C! I0 b# n图3

图4
. I& l8 Z: o9 P
2 U" i( s+ h4 H7 _3 P6 {. _! D7 E图5
3 车刀参数计算方法
3 K7 p, H. H: z  E7 s工件上点I 的坐标计算
: m+ g* w1 v( }# u/ u$ l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
5 e' Y1 M4 E, A# N2 Y点I处的进给前角为
gfi=arcsin
1 u% u1 ^+ ?! w* K6 g' w9 _/ {5 BCB
ri
9 d( I9 Y' C3 K+ r5 E# R' @" _CI与X轴的夹角为
4 ^8 i2 ]4 N6 N* R; ?( ^' q∠CID=gf-gfi
DI=ricos∠CID工件上点I 的坐标值为
{
' d' J; `* A8 u) I& |' J# D( oXi=DI-ra
Zi=risin∠CID
Yi=工件轴向尺寸
. v3 Z* _+ w: n* m{
Li=Xicosq- Yisinq
Mi=Xisinq+Yicosq
  C7 p  y- ~1 ]. q1 |% X2 U6 j0 P5 CNi=Zi
如图5所示，LAN平面内的前角gnl、后角anl的计算式为
. B+ O) Z; W, m0 I, lgnl=arctan
Ni
Li
anl=arctan(tanafcosq)LAN 平面内点I 的截形深度Pi由下式计算：
7 s% j  r1 A, _6 MQi=(L2i+N2i)½
Pi=Qicos(gnl+anl)
$ D2 @6 F% p; \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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