棱体成形车刀加工圆锥面工件时的形状误差分析

用棱体成形车刀加工圆锥面工件时，是否因车刀有前角就必然会产生双曲线误差，目前存在两种不同的观点。第一种观点认为，由于车刀有前角，切削刃为直线型，加工结果必然产生形状误差；第二种观点则认为，只要采取相应的工艺措施，便不会产生上述形状误差。本文就这两种观点作一分析比较。

　　1．棱体成形车刀加工圆锥面工件时产生的形状误差

　　第一种观点认为，回转体成形工件的廓形（包括廓形的宽度和深度）按规定应在通过其轴线的平面内测量，而成形车刀的截形按规定应在与后刀面垂直的NN剖面（法面）内测量。因此，只有当刀具的前角γ_f和后角α_f都等于0°时，成形车刀的截形与工件的廓形才可能完全相符，但后角α_f＝0°的刀具是无法工作的。当棱体成形车刀的前角γ_f＞0°、后角α_f＞0°时，由图1a可知，该刀具上的截形深度P将小于工件上相应的廓形深度a_p。因此，在设计棱体成形车刀时必须对刀具截形进行修正计算。

图1　成形车刀加工锥体时产生形状误差的分析

　　如图1b所示，棱体成形车刀由于有前角γ_f，使前刀面MM不通过工件轴线，即锥面部分的切削刃不在工件的轴向剖面内。平面MM与工件圆锥表面的交线呈一外凸的双曲线形状。因此，若要切出正确的工件形状（即圆锥面表面），必须使MM平面内的切削刃形状与相应的外凸双曲线形状完全一致，即为一内凹的双曲线。但实际上为了简化刀具的设计与制造，常将该剖面中的切削刃形状作成直线，这就必然在工件上多切除一部分材料，从而产生形状误差，即双曲线误差。

　　2．棱体成形车刀加工圆锥面工件时可以避免产生形状误差

　　第二种观点认为，用棱体成形车刀加工圆锥面工件时，如选用下述方法则可避免产生形状误差。
　　（1）锥体母线吻合法
　　由于在设计和制造棱体成形车刀时，刀具截形宽度与工件廓形宽度是相等的(在一些特殊情况下，允许车刀截形宽度大于工件廓形宽度），因此只要在安装刀具时，使刀具的切削刃与工件回转轴线在同一水平面内，使切削刃与工件锥体母线相吻合，加工出的工件便不会产生双曲线误差，而是标准的圆锥面。在图1b中，只要将车刀以基点1为轴心稍加扭转，便可使切削刃和工件锥体母线12相吻合，并保持相应的前、后角，其结果如图2a所示（此时刀具的切削刃为）。在此条件下加工工件，便不会产生表面形状误差。
　　（2）径向正装等前角、等后角加工法
　　在用砂轮修磨棱体成形车刀时，使磨出的切削刃与刀体法面NN平行，并使后刀面与砂轮表面垂线的角度为（γ_f＋α_f）（见图2b）。在加工工件时，如图2c所示，使刀具的切削刃与工件回转轴线处于同一水平面内，并与工件锥体母线吻合，同时使刀具后角为