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用规格化花盘铲磨弧铣刀对齿形精度的误差分析

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摘要:分析了在规格化花盘上铲磨的弧铣刀齿装配到实际刀体上时，在齿形精度上产生的误差。

图1

图2

图3

图4

在装配式弧铣刀的生产中，存在众多规格产品，如3.5″、6″、7.5″、9″、12″等。根据实际需要，还存在着各种半径尺寸要求的产品种类。如果每种规格都采用不同刀体基距的花盘或增加不同尺寸要求的垫片，则一方面极大增加了工装成本，同时又对生产带来诸多不良影响，如增大操作者的劳动强度：延长生产辅助时间等。笔者分析了在规格化花盘上铲磨的弧铣刀齿装在实际弧铣刀体上，在铣刀刀齿齿形精度上所产生的误差。通过分析、计算及生产实践，验证了在实际生产中可用较少数量固定花盘加工全部系列的弧铣刀齿。

1 误差分析

根据弧铣刀的设计要求，在通过弧铣刀中心的任何截面内，切削刃应为齿形角α的直线。所以对弧铣刀的侧铲面，理论上要求是阿基米德螺旋面。在分析和使用规格化花盘时，均以这一基本出发点为前提，而不考虑侧铲面工艺误差。
把在规格化花盘上加工的弧铣刀齿安装在实际使用的弧铣刀盘上时，由于所用刀盘形成半径和实际铲磨加工半径不同，开刃时要保证刃口通过刀盘中心。因此开刃后，刃口不是直线，而是一条曲线，所以产生齿形误差如图1。AB⌒为刃口曲线，将刃口曲线上两端点A和B连成直线AB，并求出其斜率，和理论直线齿形相比较，确定齿形角误差。
设A、B两点坐标分别为(x
A、yA) 、(xB、yB) ，则直线AB斜率为: tgα1=(yA-yB)/(xA-xB)(1)
设齿形角误差为Δα，则 Δα =α-α
1(2)
式中：α为理论齿形角
ΔM 为铲磨刀齿半径与实际使用弧铣刀半径的差值，H是新刀时刀尖到刀齿柄部中间截面距离，各种规格弧铣刀齿的H值为固定值。
按(1) 和(2)式对3.5″、7.5″、12″刀盘进行计算，得出Δα、ΔM和H之间关系曲线，见图2和图3。
从图2、图3可以看出:

  1. 当H值一定时，齿形角误差Δα 随着中心距ΔM 的增大而增大。即弧铣刀盘实际半径和所使用规格化花盘半径相差愈大时，齿形角误差也愈大。
  2. 当ΔM一定时，H值愈大，齿形角误差Δα也愈大。即新刀时Δα最大，随着刀齿不断重磨，Δα也逐渐减小。
图2和图3是根据名义齿形角α=30°计算的，当α不同时，Δα和ΔM之间关系见图4。
图4是按H取最大值时计算的。计算表明:在H和ΔM确定条件下，齿形角α愈大，Δα也愈大，因此齿形最大误差是在ΔM、H、α都为最大时得到的。附表是ΔM和H取得最大值，不同齿形角时最大误差。我国大批生产的弧铣刀齿形误差(3.5″～12″弧铣刀)为0.01mm～0.025mm，因此采用规格化花盘是完全适合的。 附表 齿形误差Δα(mm)齿形角刀盘规格3.5″6″7.5″9″12″14°0.00060.00180.00380.00990.004320°0.00120.00740.008723°250.00160.00990.011335°0.00480.02100.0270

2 结论

  1. 对每一种名义直径的弧铣刀，在它应用的范围内，不论齿形角怎样变化，只要采用一个不加垫片的规格化工艺花盘，就可以加工该规格的所有弧铣刀齿。
  2. 用5个规格化的工艺花盘，就可以加工3.5″～12″全部系列的刀齿。

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