90度外圆车刀刃磨位姿及刃磨参数研究作者:e所在单位:（e2001）指导教师:e摘要刀具是机械加工中重要的组成部分，是实现零件加工成形的主要工具。刀具刃磨是刀具制造或刀具用钝后的重磨，其质量好坏对刀具的切削性能和使用寿命起着关键的作用。目前国内大部分厂家的车刀是在砂轮机上手工刃磨，这种方法主要依靠技术工人的技能，刃磨质量取决于工人的技术水平，刃磨精度难以保证。基于此，本课题旨在研究一台自动控制的刃磨装置来实现车刀的自动刃磨。本文分析研究了外圆车刀的结构和几何参数，阐述了其刃磨方法，建立车刀各刀面的方程和刃磨装置的数学模型。在此基础上，研究开发一种五自由度控制的车刀自动刃磨装置，分析其刃磨运动特性，对此进行设计。实现五轴移动或者旋转，完成所需的刃磨运动。本文研究的目的就是要提高车刀的刃磨质量，降低制造成本，提高生产效率。通过对车刀自动刃磨技术和数控研究，设计的刃磨装置能够实现对车刀的自动刃磨和重磨，以提高车刀的刃磨精度和刃磨效率，减少工人的工作强度，满足现代生产对车刀刃磨的要求。关键词：外圆车刀；刃磨 AbstractThe cutter plays important function during mechanical working,it is the main tool of forming the parts processing .The grinding of cutter is the manufacture of cutter or reface blunt tool.Its quality plays a key role of cutting s performance and using life.at present ,cutter mostly works on hand grinding quality depends on the level of technical workers,it is difficult to guarantee precision of grinding.based on this,the article wants to study a grinding equipment controled by single chip to achieve automatic grinding of common lathe tool.Taken common cylindrical lathe tool for exemple,analyzing and researching configuration and geometry parameter of lathe tool.Introducing grinding method ,established the flank of the equation and grinding equipments matheatic model.On this basis, researching and developing a automatic grinding equipment of three free-degree control lathe tool,analyzing its characteristic of grinding movement,the electric control system is designed and developed,which controls base on single-chip.The system includes hardware design ,software design,reliability design,System Debugging and so on.single-chip servo system uses open-control loop system and with driving components of hybrid step-motor driven grinding device to do rotational movement.single-chip servo control system uses sequential control algorithm to achieve three-axis rotation and completes the required grinding movement.The article proposes grinding precept,provided theoretical basis for developing grinding equipment.the purpose of the study is to improve grinding quality of lathe tool,reduce manufacturing costs,improve production efficiency .Through the research on automatic grinding technology and numerical control,the device can be realized on the grinding automatic tool grinding and regrinding,grinding equipment has designed can realized can realize automatic grinding and regrinding of lathe tool,it can improve grinding precision and grinding efficiency,reduce the intensity of workers ,satisfy modern production requirements of grinding for lathe tool.Key Words:lathe tool;grinding目 录0 引言50.1研究目的及意义50.2国内外发展状况及趋势60.2.1 刃磨设备发展与现状60.2.2 发展趋势60.3存在的主要问题61车刀几何特征71.1车刀的组成71.2车刀的基本角度和主要作用72车刀几何角度的合理选择102.1前角的功用及选择102.1.1前角的功用102.1.2前角的合理选择102.2后角功用及选择102.2.1后角的功用102.2.2后角的合理选择112.3主偏角的功用及选择112.3.1主偏角对切削过程的影响112.4副偏角的功用及选择122.5刃倾角的功用及选择122.5.2刃倾角的选择123常用车刀的种类和用途134 刀具材料的合理选择154.1 刀具材料应具备的性能及刀具材料的种类154.2 刀具材料的性能与选用165车刀刀面形式与选择175.1 车刀前刀面的形状选择175.2 车刀切削刃的形状选择185.3 车刀刀杆截面形式与尺寸的选择186 砂轮的特性与选择216.1 磨料216.2 粒度226.3硬度236.4组织246.5砂轮形状256.6砂轮的型号与选择267刃磨装置的总体方案的选择278 刀具参数建模298.1车刀坐标系298.2 建立刀面方程298.2.1主后刀面方程308.2.2副后刀面方程式308.2.3前刀面方程309 刀具角度换算319.1 法剖面和主剖面角度的换算319.2 垂直于基面的任意剖面与主剖面之间的角度换算329.2.1 假定进给、切深剖面与主剖面之间角度的换算329.2.2 副切削刃上副前角和副刃倾角与主剖面之间角度的换算339.2.3 最大前角和最小后角的计算3410 外圆车刀位姿调整3410.1主后刀面3410.2副后刀面3610.3前刀面3611 车刀的三维建模400 引言0.1研究目的及意义 刀具是金属切削加工工艺系统的重要组成部分，是实现零件加工成形的主要工具，其性能和质量直接影响机械加工的质量、效率和成本。 为保证零件的加工质量，提高生产效率，降低加工成本，刀具在用钝后或根据加工工件的不同需要重磨然后才能继续使用。刀具刃磨是刀具制造中最终成形的加工阶段，刀具的形状、尺寸、各刀面及几何角度等，都是由刀具刃磨来完成的。因此，刀具刃磨是刀具制造工艺过程的一个重要工序，其质量好坏对刀具的切削性能和使用寿命起着关键的作用。 随着机械制造技术向集成化、智能化等方向发展，其对刀具的材料及制造也提出了更高的要求。如何实现刀具高精度、高效率、高可靠性和专用化，已成为未来机械领域研究的主要课题之一。 车刀是机械制造中常用的刀具之一，用它在车床上加工外圆、端面、倒角等，在各种刀具中占比例最大，消耗数量也最多。车刀一旦报废，只能再买新的，大大提高了制造成本。 目前国内大部分厂家的车刀是在砂轮机上手工刃磨或在万能工具磨床上刃磨。手工刃磨主要依靠于工人师傅的技能，刃磨质量取决于工人技师水平，刃比较复杂，刃磨效率低下，实际磨精度难以保证；在工具磨床上利用调整三向钳来刃磨，此种方法由于调整应用较少。所以，这两种刃磨方法有很大的弊端，急需要改进。 近些年来，数控机床、加工中心以及柔性制造单元在加工领域中得到迅速普及，而这些先进的加工装备也只有依靠先进、精密的切削刀具才能充分发挥其加工性能。数控机床对刀具的几何形状精度、表面质量等要求很高，国内由于长期对工具技术重视程度不够，刀具质量、刀具的加工水平与国外产品相比具有很大的差距，导致在引进国外先进数控设备的同时也不得不引进配套刀具及刃磨设备。目前，国内还缺少专门刃磨车刀的经济型数控车刀刃磨机。 基于以上因素，最终确定了本课题的研究方向“依靠数控技术，开发出经济可行的刃磨设备。”研究目的就是要提高车刀的刃磨质量，降低制造成本，提高生产效率；通过对车刀刃磨的数控研究，实现对车刀的自动刃磨，减少工人的工作强度，满足生产的需求。本课题主要对车刀的几何结构和刃磨方法进行分析，建立了车刀各刀面的数学方程和运动方程；设计出一种经济可行的刃磨装置来实现车刀各刀面的自动刃磨。0.2国内外发展状况及趋势0.2.1 刃磨设备发展与现状 在车刀刃磨以及其它形状刀具刃磨技术和数控研究方面，近些年来国内外专家作了不少的研究工作，也开发出一些较先进刀具刃磨设备。 目前国外的工具磨床生产均采用数控万能工具磨床和CNC磨削加工技术，其主要优点有：1一次装夹、定位，即可完成刀具所有加工表面的加工，能够很好的保证刀具精度；2数控万能工具磨床具有复杂运动控制能力可以满足复杂形状刀具的加工要求；3通过改变加工程序就可以实现对不同类型、不同规格刀具的加工；4采用先进的自动检测装置和方法，有效的宝座刀具的定位精度和加工精度；5数控万能工具磨床一般采用标准砂轮进行刀具的加工，降低修磨程序砂轮的成本，提高了加工效率。0.2.2 发展趋势 通过以上人设备的发展状况，不难看出数控刃磨是未来的发展方向。机械式刃磨机，它的刃磨运动由齿轮和凸轮来实现，要在一个刃磨机上实现多品种多规格的工具的刃磨，机床机构复杂，同时需要附带许多配件，即使这样也只能刃磨系列的产品，而不能刃磨用户随意要求的刀具。数控刃磨机的刃磨运动由数控轴运动合成，理论上可以实现各种刃磨，调整简便，功能扩展容易。随着数控技术的日益