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棱體成形車刀加工圓錐面工件時(shí)的形狀誤差分析

http://mamafrist.com 2015年09月19日        

棱體成形車刀加工圓錐面工件時(shí)的形狀誤差分析

  用棱體成形車刀加工圓錐面工件時(shí),是否因車刀有前角就必然會產(chǎn)生雙曲線誤差,目前存在兩種不同的觀點(diǎn)。第一種觀點(diǎn)認(rèn)為,由于車刀有前角,切削刃為直線型,加工結(jié)果必然產(chǎn)生形狀誤差;第二種觀點(diǎn)則認(rèn)為,只要采取相應(yīng)的工藝措施,便不會產(chǎn)生上述形狀誤差。本文就這兩種觀點(diǎn)作一分析比較。

  1.棱體成形車刀加工圓錐面工件時(shí)產(chǎn)生的形狀誤差

  第一種觀點(diǎn)認(rèn)為,回轉(zhuǎn)體成形工件的廓形(包括廓形的寬度和深度)按規(guī)定應(yīng)在通過其軸線的平面內(nèi)測量,而成形車刀的截形按規(guī)定應(yīng)在與后刀面垂直的NN剖面(法面)內(nèi)測量。因此,只有當(dāng)?shù)毒叩那敖铅胒和后角αf都等于0°時(shí),成形車刀的截形與工件的廓形才可能完全相符,但后角αf=0°的刀具是無法工作的。當(dāng)棱體成形車刀的前角γf>0°、后角αf>0°時(shí),由圖1a可知,該刀具上的截形深度P將小于工件上相應(yīng)的廓形深度ap。因此,在設(shè)計(jì)棱體成形車刀時(shí)必須對刀具截形進(jìn)行修正計(jì)算。

圖1 成形車刀加工錐體時(shí)產(chǎn)生形狀誤差的分析

  如圖1b所示,棱體成形車刀由于有前角γf,使前刀面MM不通過工件軸線,即錐面部分的切削刃不在工件的軸向剖面內(nèi)。平面MM與工件圓錐表面的交線呈一外凸的雙曲線形狀。因此,若要切出正確的工件形狀(即圓錐面表面),必須使MM平面內(nèi)的切削刃形狀與相應(yīng)的外凸雙曲線形狀完全一致,即為一內(nèi)凹的雙曲線。但實(shí)際上為了簡化刀具的設(shè)計(jì)與制造,常將該剖面中的切削刃形狀作成直線,這就必然在工件上多切除一部分材料,從而產(chǎn)生形狀誤差,即雙曲線誤差。

  2.棱體成形車刀加工圓錐面工件時(shí)可以避免產(chǎn)生形狀誤差

  第二種觀點(diǎn)認(rèn)為,用棱體成形車刀加工圓錐面工件時(shí),如選用下述方法則可避免產(chǎn)生形狀誤差。

  (1)錐體母線吻合法

  由于在設(shè)計(jì)和制造棱體成形車刀時(shí),刀具截形寬度與工件廓形寬度是相等的(在一些特殊情況下,允許車刀截形寬度大于工件廓形寬度),因此只要在安裝刀具時(shí),使刀具的切削刃與工件回轉(zhuǎn)軸線在同一水平面內(nèi),使切削刃與工件錐體母線相吻合,加工出的工件便不會產(chǎn)生雙曲線誤差,而是標(biāo)準(zhǔn)的圓錐面。在圖1b中,只要將車刀以基點(diǎn)1為軸心稍加扭轉(zhuǎn),便可使切削刃和工件錐體母線12相吻合,并保持相應(yīng)的前、后角,其結(jié)果如圖2a所示(此時(shí)刀具的切削刃為)。在此條件下加工工件,便不會產(chǎn)生表面形狀誤差。

 ?。?)徑向正裝等前角、等后角加工法

  在用砂輪修磨棱體成形車刀時(shí),使磨出的切削刃與刀體法面NN平行,并使后刀面與砂輪表面垂線的角度為(γf+αf)(見圖2b)。在加工工件時(shí),如圖2c所示,使刀具的切削刃與工件回轉(zhuǎn)軸線處于同一水平面內(nèi),并與工件錐體母線吻合,同時(shí)使刀具后角為αf。不難看出,刀具切削刃上各點(diǎn)的前、后角都是相等的,由于切削刃與工件錐體母線吻合,因此不會產(chǎn)生表面形狀誤差。

圖2 成形車刀加工錐體時(shí)避免產(chǎn)生形狀誤差的分析

  3.分析與結(jié)論

 ?。?)根據(jù)第二種觀點(diǎn),棱體成形車刀加工圓錐面工件的工藝技術(shù)比較簡單,不存在復(fù)雜的理論問題,只要按照圖2所示方法修磨和安裝刀具,在車刀有前角的情況下也可避免產(chǎn)生形狀誤差。因此可不必對刀具截形進(jìn)行復(fù)雜的修正計(jì)算。

 ?。?)雖然第一種觀點(diǎn)在理論推導(dǎo)上是正確的,但這種觀點(diǎn)對前角γf的認(rèn)識值得商榷。首先,該觀點(diǎn)認(rèn)為“只有當(dāng)?shù)毒叩那敖铅胒和后角αf都等于0°時(shí),成形車刀截形與工件廓形才可能完全相符”,這一論斷缺乏實(shí)際意義。第一,由于在加工單向圓錐面工件(或圓錐面與圓柱面構(gòu)成的雙組合面工件)時(shí),允許車刀的切削刃寬度等于或大于工件廓形寬度,因此只要使車刀的切削刃與工件錐體母線相吻合即可,而不必要求兩者完全相符;第二,圖2a和圖2c已證明車刀的截形(實(shí)際上即切削刃)與工件廓形是否相符與刀具的前、后角無關(guān)。此外,該觀點(diǎn)認(rèn)為“棱體成形車刀由于有前角γf,使前刀面MM不通過工件軸線,……從而產(chǎn)生了加工誤差”,即認(rèn)為前角是造成加工誤差的前提。而第二種觀點(diǎn)卻得出了完全相反的結(jié)論,這是因?yàn)榘吹谝环N觀點(diǎn),刀具前角γf的取向是按通常加工圓柱形回轉(zhuǎn)工件時(shí)確定前角的方法來確定的,即所選前角γf的大小被規(guī)定在垂直于工件回轉(zhuǎn)軸線的平面內(nèi),而加工錐體工件時(shí)套用此方法來確定前角的取向并不恰當(dāng),這將導(dǎo)致車刀設(shè)計(jì)理論的復(fù)雜化,從而使車刀的制造工藝不合理,最終導(dǎo)致產(chǎn)生加工形狀誤差。

  在加工圓錐表面工件時(shí),棱體成形車刀合理的前角取向應(yīng)規(guī)定在垂直于與工件回轉(zhuǎn)軸線在同一水平面內(nèi)并靠近車刀一側(cè)的錐體母線的平面內(nèi)(見圖2d),第二種觀點(diǎn)符合這一原則。



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