CN1788891A - 横截面为正多边形的柱状多面体的加工方法及装置 - Google Patents

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赵韩
吴焱明
徐林森
张栋
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Abstract

横截面为正多边形的柱状多面体的加工方法及装置,其特征是采用车削,车削刀头在所述工件上形成的运动轨迹由以下运动复合而成:工件以其回转轴为转轴,以ω1的角速度呈单方向定心转动;车削在工件的外圆周上形成车削,车削刀头同时具有:沿工件径向上的进刀;沿工件轴向上的走刀;以刀架中心O点为圆心,以ω的角速度定心转动;刀头转速ω是工件转速ω1的整数倍;并且刀头与工件转动方向相同。本发明方法可以高效率高精度的加工正多面体,不用分度,一次成形。

Description

横截面为正多边形的柱状多面体的加工方法及装置
技术领域:
本发明涉及机械加工,更具体地说是横截面为正多边形的柱状多面体的加工方法及装置。
背景技术:
目前,对于横截面为正多边形的柱状多面体,一般都是采用铣削或刨削的方法进行加工,在加工时需要分度,并按分度面一面一面完全加工。这种方式所存在的问题是:加工精度和加工效率都不高。而相对于铣削或刨削来说,车削的方式在加工精度和加工效率上要高得多,但是,按照现有车削的方式,所能完成的加工基本上都是回转体,如圆柱体或圆锥体等。
发明内容:
本发明所要解决的技术问题是为避免上述现有技术所存在的不足之处,提供横截面为正多边形的柱状多面体的加工方法。
本发明同时提供横截面为正多边形的柱状多面体的加工装置。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是:
本发明加工方法的特点是采用车削,被加工工件为柱状回转体,车削刀头在所述工件上形成的运动轨迹由以下运动复合而成:
所述工件以其回转轴为转轴,以ω1的角速度呈单方向定心转动;
车削刀头在所述工件的外圆周上形成车削,车削刀头同时具有:
沿所述工件径向进刀;沿所述工件轴向走刀;以刀架中心O点为圆心,以ω的角速度定心转动;
所述刀头转速ω是工件转速ω1的整数倍;并且刀头与工件转动方向相同;
本发明加工装置的结构特点是采用车削机床,所述车削机床上具有使工件以其回转轴为转轴、以ω1的角速度呈单方向定心转动的工件夹具;用于安装刀具的刀架,所述刀架是以角速度ω作定心转动的转盘,所述转盘式刀架分别具有沿所述工件径向上的径向导轨和沿所述工件轴向上的轴向导轨;所述转盘式刀架的转速ω是工件夹具转速ω1的整数倍,并且转盘式刀架与工件夹具转动方向相同。
与已有技术相比,本发明的有益效果体现在:
1、本发明方法可以高效率高精度地加工正多面体,截面形状可以是正三边形、正四边形、正五边形、正六边形等正n边形,不用分度,一次成形。
2、本发明装置结构简单,易于实施,可以通过对已有的车床改装而成。
附图说明:
图1为本发明加工方法原理示意图。
图2为横截面为正三边形的柱状多面体加工过程中刀头运动轨迹示意图。
图3为横截面为正四边形的柱状多面体加工过程中刀头运动轨迹示意图。
图4为横截面为正六边形的柱状多面体加工过程中刀头运动轨迹示意图。
图5为本发明装置结构示意图。
图6为本发明装置俯视结构示意图。
图中标号:1工件、2刀具、3径向导轨、4电机、5轴向导轨、6刀架、7工件夹具。
以下通过具体实施方式对本发明作进一步描述:
实施例:
参见图1,本实施例中,采用车削的方式,被加工工件1为柱状回转体,车削刀头在工件1上形成的运动轨迹由以下运动复合而成:
工件1以其回转轴为转轴,以ω1的角速度呈单方向定心转动;
车削刀头在工件1的外圆周上形成车削,车削刀头同时具有:
沿工件1径向进刀;沿工件1轴向走刀;以刀架6的中心O点为圆心,以ω的角速度定心转动;
刀头转速ω是工件转速ω1的n倍,n为整数;并且刀头与工件转动方向相同。
参见图5、图6,作为加工装置,本实施例中采用车削机床,车削机床上具有使工件1以其回转轴为转轴、以ω1的角速度呈单方向定心转动的工件夹具7,用于安装刀具2的刀架6,刀架6是以角速度ω作定心转动的转盘,转盘式刀架6分别具有沿工件1的径向和轴向上的运动轨道。
具体实施中,转盘式刀架6的转速ω是工件夹具7的转速ω1的整数倍,并且转盘式刀架6与工件夹具7的转动方向相同。
按图1所示,以刀架1的中心点O为坐标原点建立固定坐标系xOy,以工件2的中心点O1为坐标原点建立动坐标系x1O1y1,它固结在工件1上。设刀架6与工件1的中心距为rH、刀头M(即刀尖)到刀架6的中心O点距离为rM′;M到工件1的中心O1点的距离为rM;α、β分别为OM与x轴的初位角、x1与x轴的初位角;g、a分别为刀架6和工件1的转角,即g=ωt,a=ω1t;所有角度都自x轴正向量起,并取 则可得刀头(即刀尖)在工件上形成的轨迹为:
Figure A20051002258300051
当n分别3、4、6时,刀头在工件上形成的轨迹分别如图2、图3和图4所示。
加工多面体的直线度误差与刀头的回转半径和刀具与工件间的中心距有关:当刀头回转半径和中心距之比越接近于1,则其直线度误差就越小。
参见图5、图6,本实施例对CA6140型车床进行改装。将原机床的刀架拆除,在拖板上安装由伺服电机4组成的动力头、在动力头上安装转盘式刀架6和电器控制系统。电器控制系统保证动力头带动刀架6的转速是工件1的转速的正整数倍n=3、4、5、6……并且工件1与转盘式刀架6的旋转方向相同。
图6示出,转盘式刀架6的复合运动包括:转盘式刀架6自身的转动、在径向导轨3上的径向移动,以及在轴向导轨5上的轴向移动。
图2所示,加工截面为边长为10mm的正三边形零件,取刀头(即刀尖)的回转半径为204mm,刀具和工件中心距为207mm,工件的转速为1000转/分,刀具的转速为3000转/分,则加工出正三边形直线度为0.02mm。
图3所示,加工截面为10×10mm的正四边形零件,取刀头(即刀尖)的回转半径为250mm,刀具和工件中心距为255mm,工件的转速为1000转/分,刀具的转速为4000转/分,则加工出正四边形直线度为0.025mm。
图4所示,加工截面为边长为10mm的正六边形零件,取刀头(即刀尖)的回转半径为62mm,刀具和工件中心距为71mm,工件的转速为500转/分,刀具的转速为3000转/分,则加工出正六边形直线度为0.01mm。

Claims (2)

1、横截面为正多边形的柱状多面体的加工方法,其特征是采用车削,被加工工件为柱状回转体,车削刀头在所述工件上形成的运动轨迹由以下运动复合而成:
所述工件以其回转轴为转轴,以ω1的角速度呈单方向定心转动;
车削刀头在所述工件的外圆周上形成车削,车削刀头同时具有:
沿所述工件径向进刀;沿所述工件轴向走刀;以刀架中心O点为圆心,以ω的角速度定心转动;
所述刀头转速ω是工件转速ω1的整数倍;并且刀头与工件转动方向相同。
2、横截面为正多边形的柱状多面体的加工装置,其特征是采用车削机床,所述车削机床上具有使工件(1)以其回转轴为转轴、以ω1的角速度呈单方向定心转动的工件夹具(7);用于安装刀具(2)的刀架(6),所述刀架(6)是以角速度ω作定心转动的转盘,所述转盘式刀架(6)分别具有沿所述工件径向上的径向导轨(3)和沿所述工件轴向上的轴向导轨(5);所述转盘式刀架(6)的转速ω是工件夹具(7)的转速ω1的整数倍,并且转盘式刀架(6)与工件夹具(7)转动方向相同。
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