【文章內容簡介】 工件的進給運動的速度，其單位為 mm/s。若進給運動為直線運動，則進給速度在刀刃上各點是相同的。 背吃刀量 ?a ：對外圓車削和平面刨削而言，背吃刀量等于工件已加工表面與待加工表面間的垂直距離；其中外圓車削的背吃刀量 2 mw dda ???mm 式中 wd — 工件待加工表面的直徑 mm。 md — 工件已加工表面的直徑 mm。 車 刀的幾何參數 刀具切削部分的表面與刀刃 如圖 21 所示是外圓車刀的切削部分，它具有下述表面和刀刃： 原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設計說明書論文 194535455 10 圖 21 外圓車刀切削部分 前刀面（ rA ）：切下的切屑沿其流出的表面。 主后刀面（ ?A ）：與工件上過渡表面相對的表面。 副后刀面（ ?39。A ） ：與工件上已加工表面相對的表面。 主切削刃（ S ）：前刀面與主后刀面相交而得到的邊鋒，用以形成工件的過渡表面，它完成主要的金屬切除工作。 副切削刃（ 39。S ）：前刀面與副后刀面相交而得到的邊鋒，它協同主切削刃完成金屬切除工作，以最終形成工件的已加工表面。 刀尖：主、副切削刃的交點。多數刀具將此處磨成圓弧或一小段直線。 車刀的幾何角度主要有前角 ? o、主偏角 ? r、副偏角 ? r39。 、后角 ? o、副后角 ? o 39。 、刃傾角 ? s，車刀主要幾何角度如圖 22 所示。 前角 ? o：在主切削刃上選定 點的正交平面 Po 內，前刀面與基面之間的夾角。前角影響切屑變形、切削力的大小，切削溫度的高低及刀具壽命和工件表面的質量好壞。 主切削刃 (S ) 副切削刃 ( 39。S 39。S) 刀尖 副后刀面 ( ?39。A ) 主后刀面 ( ?A ) 前刀面 ( rA ) 原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設計說明書論文 194535455 11 主偏角 ? r：主切削刃在基面上的投影與進給方向之間的夾角，在基面 Pr上測量。主偏角影響刀頭強度、散熱和切削層斷面形狀。 副偏角 ? r39。 ：副切削刃在基面上的投影于進給方向之間的夾角，它在 Pr內測量。副偏角影響刀頭強度、散熱和已加工表面的粗糙度。 后角 ? o：在同一正交平面 Po 內，后刀面與切削平面 Ps 之間的夾角。后角能防止和減少刀具主后刀面于加工表面摩擦，使刀刃鋒利。 副后角 ? o 39。 ：在副切削刃上選定點的副正交平面 Po 39。 內，副后到面與副切削平面之間的夾角。 刃傾角 ? s：主切削刃與基面 Pr 的夾角，在切削平面 Ps中測量。當刀尖在主切削刃上為最低點時， ? s 為負值：反之，當刀尖在主切削刃上為最高點時，? s 為正值。 圖 22 車刀的幾何角度 以上是外圓車刀必須標出的六個基本角度。有了這六個基本角度，外圓車刀的三面 (前刀面、主后刀面、副后刀面 )、兩刃 (主切削刃、副切削刃 )、一尖的空間位置就確定下來了 ??7 。 待加工表面 加工表面 已加工表面 原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設計說明書論文 194535455 12 確定刀具切削角度的參考平面 刀具角度是指在刀具工作圖上需要標出的角度，它是在靜止參 考系下描述的。刀具的制造和測量就是按照這種角度進行的。為了便于車刀在制造和測量，在建立刀具靜止參考時，做如下三點假設： (1) 不考慮進給運動影響； (2) 安裝車刀時應使刀尖與工件中心等高，且車刀刀桿中心線與工件軸線垂直； (3) 主切削刃上任選定點與工件中心等高。 根據上述三點假設建立三個刀具靜止參考系，分別是正交平面參考系、法平面參考系、背平面和假定工作平面參考系。這里著重介紹一下正交平面參考系，要用到以下幾個平面： 基面 (Pr)：過切削刃上選定點并垂直于該點切削速度的向量 vc 的平面。對于普通車 刀來說，它的基面總是平行于刀桿的底面。 切削平面 (Ps)：過切削刃上選定點作切削刃的切線，此線與該點的切削速度向量 vc所組成的平面。 正交平面 (Po)：過切削刃上的選定點，同時垂直于該點的基面 Pr 和切削平面 Ps的平面。 對于切削刃上的某一選定點，該點的正交平面 Po、基面 Pr 和切削平面Ps 構成了一個兩兩相互垂直的空間直角坐標系，將此坐標系稱之為正交平面參考系，如圖 23 所示，由此圖可知，正交平面垂至于主切削刃或其切線在基面上的投影。 原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設計說明書論文 194535455 13 圖 23 正交平 面參考系 刀具幾何角度的計算 刀具是切削加工必備工具，它直接影響切削加工的質量，確定刀具的幾何角度，是刀具影響切削加工的重要因素。刀具角度的計算與測量一直是刀具設計制造中的難題，通常的方法有幾何法矢量法。幾何法是利用坐標系根據各個角度在坐標系中的位置關系，通過解析幾何法求得；矢量法就是把刀具線面用矢量表如圖 24 坐標變換圖達到，通過建立矢量表達式來求得。隨著計算機技術、虛擬技術的發(fā)展，利用計算機來確定刀具角度越來越成熟，通過三維參數化設計，建立參數模型，利用計算機繪圖程序構建刀具模型，測量出所需 的幾何角度 ??8 。 原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設計說明書論文 194535455 14 圖 24 坐標變換圖 原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設計說明書論文 194535455 15 第 3 章 車刀角度測量的裝置的機械系統設計 測量裝置的總體方案選定 如圖 31 所示，它水平設計一個導軌，導軌上裝有一個可以作直線滑動的滑座，導軌與滑座之間通過滾動軸承來實現滑動?；纳喜垦b有能前后向直線滑動的滑塊，滑塊上設有與導軌垂直的水平向滑槽，滑座的 4 個角上向上設有 4 個支座，支座上開有豎向滑槽，滑塊裝在 4 個支座之間，水平向滑槽與豎向滑槽通過銷軸串聯，銷軸與水平向滑槽之間、銷軸與豎向滑槽之間分別通過滾動軸承實現滑塊，在滑塊上向上裝有分度裝置，分度裝置上面裝有夾持裝置，分度裝置包括兩個垂直相接的分度頭。刀柄可以直接固定在夾持裝置上。 圖 31 車刀角度測量裝裝置的夾持裝置及導軌簡圖 設計中夾持裝置和上面一樣都是采用三向旋轉虎鉗固定和旋轉，傳動機構采用絲杠螺母副和錐齒輪副，由手輪驅動。驅動系 統采用三個手輪分別控原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設計說明書論文 194535455 16 制三個軸向的運動，一個控制絲杠螺母副使刻度裝置沿 ZZ 軸導軌運動；一個控制絲杠螺母副使工作臺沿 XX 軸導軌直線運動；最后一個控制絲杠螺母副使工作臺沿 YY 軸導軌直線運動這樣就組成了一個完整的傳動工作系統。 圖 32 三向鉗結構示意圖 傳動系統的總體設計 本設計需要刀具在轉動角度測量的同時也需要軸向進給運動，所以設計起來有一定難度，要保證進給的準確性就需要用精確的傳動系統。絲杠螺母副的傳動平穩(wěn)精確，可用于本設計的傳動系統中， 由于設計的機器要求精度較高尺寸較小，所以 X、 Y、 Z 軸傳動采用滑動絲杠螺母傳動。用手輪帶動絲杠螺母副定位可以在保證精度的同時方便操作。 傳動系統中的絲杠螺母副的設計計算 橫縱向進給機構的選擇 橫縱向機構采用螺旋傳動。螺旋傳動是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實現傳動要求的。它主要用于將回轉運動轉變?yōu)橹本€運動，同時傳遞運動和 原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設計說明書論文 194535455 17 動力。根據螺桿和螺母的相對運動關系，螺旋傳動的常用運動形式，主要有 2種，第一種是螺桿轉動，螺母移動，多用于機床的進給機構中；另一種是螺母移動，螺桿轉動并移動，多用于螺旋起 重器或螺旋壓力機種。本設計采用第一種運動形式。 螺旋傳動按其螺旋副的摩擦性質不同，又分為滑動螺旋、滾動螺旋和靜壓螺旋?；瑒勇菪Y構簡單，便于制造，易于自鎖。 1. 滑動螺旋傳動的特點 （ 1） 降速傳動比大 螺桿（或螺母）轉動一轉，螺母（或螺桿）移動一個螺距（單頭螺紋）。因為螺距一般很小，所以在轉角很大的情況下，能獲得很小的直線位移量，可以大大縮短機構的傳動鏈，因而螺旋傳統結構簡單、緊湊，傳動精度高，工作平穩(wěn)。 （ 2） 具有增力作用 只要給主 動件一個較小的轉矩，從動件即能得到較大的軸向力。 （ 3） 能自鎖 當螺旋線升角小于摩擦角時，螺旋傳動具有自鎖作用。 （ 4） 效率低、磨損快 由于螺旋工作面為滑動摩擦，致使其傳動效率低。 相反，滾動螺旋和靜壓螺旋摩擦阻力小，傳動效率低高，但是結構復雜 ,造價比較高，所以本設計采用滑動螺旋傳動。 2. 滑動螺旋傳動主要有以下兩種基本型式 （ 1） 螺母固定，螺桿轉動并移動（如圖 33a） 這種傳動型式的螺母本身就起著支承作用，從而簡化了結構，消除了螺桿與軸承之間可能產生的軸向竄動，容易獲得較高的傳動精度。缺點是所 占軸向尺寸較大（螺桿行程的兩倍加上螺母高度），剛性較差。因此僅適用于行程短的情況。 （ 2） 螺桿轉動，螺母移動（如圖 33b） 這種傳動型式的特點是結構緊湊（所占軸向尺寸取決于螺母高度及行程大小），剛度較大。適用于工作行程較長的情況。 本設計中采用第一種運動基本形式。 原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設計說明書論文 194535455 18 圖 33 滑動螺旋傳動的基本形式 橫縱向進給機構的設計計算 1. X、 Y 軸滑動螺旋傳動的設計計算 滑動螺旋工作時，主要承受轉矩及軸向拉力的作用，同時在螺桿和螺母的旋合螺紋間有較大的相對滑 動?；瑒勇菪钡闹饕问绞悄p，因此滑動螺旋的基本尺寸（螺桿的直徑和螺母的高度）通常是按耐磨性計算確定的。 （ 1） 螺桿中經 類比法：類比 CA6140 上刀架絲杠。 可知此螺桿大徑（公稱直徑） d=22mm 螺桿中徑 2d = （ 2） 公稱直徑 d =22mm （ 3） 螺距 公稱直徑為 22mm，選擇螺距為 5mm P =5mm （ 4） 螺紋導程 原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設計說明書論文 194535455 19 取螺紋線數 z =1 zPPh? hP =5mm （ 5） 螺母旋合長度 l = 2d? l =? = （ 6） 旋合圈數 ??? plm （ 7） 螺紋工作高度 ???? pH mm （ 8） 螺紋表面工作強度 由文獻 [9]表 65 查得 ? ? 22 /p2 ??dF ? ? ?PPMPPPmHdFPNFF???????????/1222ππ 式中 ? — 螺紋形式系數，梯形螺紋 ?? ? — 螺母長度與螺桿中徑之比，整體式螺母 ? = 取 ?? ??P — 許用壓強由文獻 [13]表 選取材料選用：螺母螺桿皆用鋼， 所以 ??P = 取 ??P =10MP （ 9） 驗算自鎖 螺紋升角： oh dP )()/a r c t a n ( 2 ???? ππ? 由文獻 [9]表 得當量摩擦角：