前角和刃倾角的两旋转自由度刃磨方法研究.pdf

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1、现代制造工程2010年第11期制造技术／工艺装备前角和刃倾角的两旋转自由度刃磨方法研究’吴志远，王淑卉，张保国，田欣利(北京装甲兵工程学院再制造技术国防科技重点实验室，北京100072)摘要：通过建模和数学推导的方法，确立了一种采用两旋转自由度实现空间任意刀具角度刃磨的数学计算方法，该方法的应用可以解决两旋转自由度机床难以刃磨前角和刃倾角的问题。通过MATLAB编程求解和刃磨试验，验证了模型和推导方程的正确性。关键词：几何模型；前角；刃倾角；MATLAB编程中图分类号：THl6文献标识码：A文章编号：167l_3133(2010)1

2、1---0062----4)4ResearchonrakeangleandcuttingedgeinclinationanglegrindingbytworotationaldegreesWUZhi-yuan，WANGShu—hui，ZHANGBao-guo，TIANXin—li(NationalKeyLaboratoryforEquipmentRemanufacturing，InstituteofArmoredForce，Beijing100072，China)Abstract：Bythemethodsofthemodelinga

3、ndmathematicderivation，establishesdressingmethodforrakeangleandcuttingedgeinclination孤ldebytworotationaldegreesoffreedom，whichishardlyfinishedbymachinewithtworotationaldegreesoffreedom．ByMATLABprogramminganddressingexperiment，provethemodelingandequationtobetrue．Keyword

4、s：geometricmodel；rakeangh；cuttingedgeinclinationangle；MATLABprogramming刀具角度刃磨过程中，如何简单准确地实现所需角度的刃磨是刀具制造过程中必须面对的一个问题。机床的自由度越多，刃磨不同形状的刀具越容易，但机床和加工费用也随之直线上升，采用简单、高效的方法对刀具的几何角度进行刃磨具有较高的实用价值⋯。本文根据刀具角度定义【2J，通过几何推导的方法确立了一种采用两旋转自由度刃磨空间任意角度平面的方法。该方法可以方便地完成两旋转自由度磨刀机难以刃磨的前角和刃倾角的刃磨

5、工作。现将公式推导过程和应用方法介绍如下。试验刀具刃磨采用的磨刀机如图1所示。试验刀具刃磨磨刀机为四自由度，即x轴移动，y轴移动，X轴旋转和z轴旋转。实际形成刀具角度主要依靠X轴旋转和z轴旋转这两个自由度来实现，X轴移动，l，轴移动主要用来实现刀具刃磨过程的进给运动。图1磨刀机刀具常用的六个角度中，主偏角、副偏角、主后角和副后角可以通过将x轴和z轴旋转相应的角度实现。而当主偏角不为900时，前角和刃倾角是无法通过直接旋转相应的角度进行刃磨的。1前角和刃倾角的几何模型1．1X轴旋转形成刀具的几何角度模型如图2所示，当存在主偏角，c，时

6、，刀体绕OH轴·装备再制造技术国防科技重点实验室基金资助项目(9140C,850401080C8513)62制造技术／工艺装备现代制造工程2010年第11期(x轴)旋转一个角度算，则刀具相应地会形成某一特定的前角以和刃倾角A。。其中，0为刀尖，OG为主切削刃，OHG为前刀面。设IFK为过刀刃上任意点，的基面，OCDH为基面IFK的平行面；过刀刃并垂直于基面IFK的ODG为切削平面；过点F与基面IFK和切削平面ODG相垂直的EFIH为截面。其中，FK为切削平面ODG与基面IFK的交线，Ⅳ为截面gF珊与基面IFK的交线。依据刀具角度定义

7、可知，过点F刀刃与基面IFK之间的夹角￡GFK为刃倾角，即刃倾角A。，为了方便计算这里用相等的角度厶GOD替代。二删为前刀面D鹏与基面IFK之间的夹角，即前角7。。BCD图2X轴旋转对前角和刃倾角的影响1．2Z轴旋转形成刀具的几何角度模型依据同样方法可以建立刀具绕z轴旋转一个角度2所形成的前角7：和刃倾角A：。如图3所示，0为刀尖，OG为主切削刃，IFK为基面，OCDH为基面IFK的平行面；过主切削刃并垂直于基面IFK的ODG为切削平面；垂直于基面IFK和切削平面ODG的JFEH为截面，MF上OG；FI是截面JFEH与基面IFK的交

8、线，FK是切削平面ODG与基面IFK的交线。￡GFK为刃倾角A：(采用相等的角度LGOD替代)；￡．，_几为前角y；。图3z轴旋转对前角和刃倾角的影响综合图2和图3所示刀具角度模型容易看出，当刀具绕X轴和z轴旋转时(为了便于识别，这里