SJ34型車刀量角儀車刀幾何角度測(cè)量方法研究

趙越

摘? 要：簡(jiǎn)介SJ34型車刀量角儀，根據(jù)SJ34型車刀量角儀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出測(cè)量工位概念，運(yùn)用幾何分析拓展了SJ34型車刀量角儀的測(cè)量范圍，據(jù)此提出相關(guān)的間接測(cè)量計(jì)算公式，借鑒電子儀器的標(biāo)定理念，在車刀幾何角度測(cè)量方法中引入標(biāo)定測(cè)量。并通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比，來(lái)證明相關(guān)間接測(cè)量計(jì)算公式的正確性。

關(guān)鍵詞：SJ34型車刀量角儀? 車刀幾何角度? 測(cè)量工位? 測(cè)量方法? 標(biāo)定測(cè)量

中圖分類號(hào)：TK511 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）07（b）-0036-06

Abstract： It's the brief introduction of SJ34 type turning tool protractor. It's the proposed the concept of measuring work station， and the measuring range of SJ34 type turning tool protractor is expanded by using geometric analysis， according to the structural characteristics of SJ34 type turning tool protractor， and accordingly propose the relevant indirect measurement calculation formula. Learn from the idea of the calibration concept of electronic instruments， introduces calibration measurement in the geometric angle measurement method of the turning tool. And through the data comparison， to prove the correctness of the relevant indirect measurement calculation formula.

Key Words： SJ34 type turning tool protractor; Turning tool geometric angle; Measuring station; Measuring method; Calibration measurement

1? 背景介紹

SJ34型車刀量角儀是上海機(jī)械專科學(xué)校20世紀(jì)80年代制造的一款用于測(cè)量車刀幾何角度的儀器。按其使用說(shuō)明介紹，可測(cè)量主剖面系、法剖面系的車刀幾何角度。其優(yōu)點(diǎn)在于能夠測(cè)量的車刀款型數(shù)量大于現(xiàn)有他款車刀量角儀。但因其使用說(shuō)明過(guò)于簡(jiǎn)潔，許多讀值不能直接反映所測(cè)車刀的幾何角度，給使用者帶來(lái)了極大的困惑。加之由于SJ34型車刀量角儀的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，有些角度按使用說(shuō)明是測(cè)不到的。按筆者從90年代開(kāi)始著手研究SJ34型車刀量角儀使用與測(cè)量方法，并設(shè)立了測(cè)量工位慨念;將儀表的標(biāo)定概念引入到車刀幾何角度的測(cè)量方法中。筆者所寫的車刀幾何角度測(cè)量實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書被學(xué)生于1997—2003年多次上傳到網(wǎng)上。筆者提出的偏角計(jì)算公式90-β已被廣泛接受。基于SJ34型車刀量角儀的優(yōu)點(diǎn)和較寬的適用范圍，筆者認(rèn)為有必要將SJ34型車刀量角儀的使用方法與測(cè)量方法成文于眾。

2? SJ34型車刀量角儀結(jié)構(gòu)與工作原理及使用方法

圖1所示為SJ34型車刀量角儀。它能測(cè)量各類型車刀的任意剖面中的幾何角度。其結(jié)構(gòu)與工作原理及使用方法如下。

立柱2上有3條間隔90°且鉛垂的V形槽，靠近頂部有一條水平的圓環(huán)V形槽。滑塊3可輕便地沿立柱2上下移動(dòng)。通過(guò)調(diào)節(jié)滑塊3中鋼珠的彈簧壓力（鋼珠被壓在立柱2的V形槽中），能保持裝在滑塊3上的小扇形刻度盤4、大扇形刻度盤6、測(cè)量片7等零件停留在任意高度位置上，且不需要鎖緊。當(dāng)滑塊3向上移動(dòng)到頂端時(shí)，鋼珠進(jìn)入圓環(huán)V形槽中，滑塊3即可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，以供選擇合適的測(cè)量位置。由于有3個(gè)相互垂直的測(cè)量位置，使測(cè)量角度時(shí)調(diào)整極為方便。

被測(cè)車刀放在轉(zhuǎn)盤8的載刀臺(tái)（在旋鈕11大兩側(cè)各有一個(gè)載刀臺(tái)）上貼緊相互垂直的2個(gè)承刀面上，可將其在轉(zhuǎn)盤座10上回轉(zhuǎn)或在底座1及滑板9上縱、橫向平移，并調(diào)整滑塊3的位置，以使被測(cè)車刀的被測(cè)面或被測(cè)刀刃能與測(cè)量片7接觸。這樣，可分別測(cè)得在主剖面坐標(biāo)系內(nèi)的被測(cè)車刀的偏角Kr、前角、后角和刃傾角。

若調(diào)整轉(zhuǎn)盤8，使轉(zhuǎn)盤8的指示針在轉(zhuǎn)盤座10的刻度盤上所指示的數(shù)值為零，并用旋鈕11鎖緊。利用2個(gè)測(cè)量位置先后測(cè)量，可較方便地測(cè)量進(jìn)給剖面與切深剖面中的被測(cè)車刀的前角和后角。

若將大扇形刻度盤6旋轉(zhuǎn)一個(gè)刃傾角，并用旋鈕12、13鎖緊（旋鈕13在圖1中未標(biāo)示）。使測(cè)量片7的測(cè)量面處于主切削刃垂直的方位，按前述的測(cè)量方法即可測(cè)得法向剖面中的被測(cè)車刀的前角和后角。

3? 對(duì)SJ34型車刀量角儀測(cè)量位置的解讀

按照使用說(shuō)明大扇形刻度盤6、測(cè)量片7按一定的操作可在±90°變換測(cè)量位置，對(duì)應(yīng)主剖面系和法剖面系，即切削平面與主剖面也是90°關(guān)系，可直接讀取數(shù)值。

4? 分析與研究

（1）數(shù)據(jù)問(wèn)題分析。

由于SJ34型車刀量角儀的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，在一些情況下被測(cè)車刀與測(cè)量片7的測(cè)量面貼合后，直接讀取數(shù)值的數(shù)值明顯與標(biāo)稱值相距甚遠(yuǎn)，給使用者帶來(lái)了極大的困惑。限制了SJ34型車刀量角儀的使用，給車刀角度測(cè)量帶來(lái)了不便。主要問(wèn)題有以下幾個(gè)方面。

①測(cè)量片7、測(cè)量位置與進(jìn)給方向不明確，導(dǎo)致所測(cè)數(shù)據(jù)是何不為人所知。

②測(cè)量行程有限，同一測(cè)量位置不能滿足不同車刀的角度測(cè)量。

③由于制造誤差、使用磨損造成測(cè)量片7下刀口的磨損致使所測(cè)數(shù)據(jù)變化大等。

④在主剖面系中偏角Kr一確定，則前角γ、后角α、刃傾角λs即可測(cè)得。但偏角Kr是否正確直接關(guān)系到前角γ、后角α、刃傾角λs的測(cè)量值否正確。

由于測(cè)量片7、測(cè)量位置與進(jìn)給方向不明確和量程行程有限，造成偏角Kr所測(cè)角度正確與否的困惑。為了區(qū)別SJ34型車刀量角儀的測(cè)量片7、測(cè)量位置與被測(cè)車刀所在測(cè)量位置，將SJ34型車刀量角儀的測(cè)量片7、測(cè)量位置稱為測(cè)量工位，以示區(qū)別。測(cè)量工位見(jiàn)圖2、3、4。偏角Kr直接測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表1、表2、表3、表4、表5。

從上述5個(gè)表的數(shù)據(jù)可以看出，數(shù)據(jù)眼花繚亂，但一個(gè)共同的直觀感受是，所測(cè)數(shù)據(jù)不是所要的數(shù)據(jù)。

（2）測(cè)量相位的變換。

①根據(jù)數(shù)據(jù)問(wèn)題分析，首先要明確測(cè)量片7、測(cè)量工位與相應(yīng)進(jìn)給方向的角度關(guān)系。

在測(cè)量工位Ⅱ時(shí)測(cè)量片7與外圓車刀進(jìn)給方向垂直，此時(shí)外圓車刀從工作態(tài)位置（見(jiàn)圖5）旋轉(zhuǎn)到其切削刃與測(cè)量片7的測(cè)量平面貼合位置（見(jiàn)圖6）。從圖5可看出，被測(cè)外圓車刀旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度β。這個(gè)β角與所測(cè)偏角Kr之和為90°，即被測(cè)偏角Kr=90°-β（測(cè)量平面與進(jìn)給方向垂直）。此為間接測(cè)量。

②在測(cè)量工位Ⅲ時(shí)測(cè)量片7與外圓車刀進(jìn)給方向平行，見(jiàn)表3、表4。此時(shí)外圓車刀從工作態(tài)位置旋轉(zhuǎn)到其切削刃與測(cè)量片7的測(cè)量平面貼合位置，從圖7可以看出，被測(cè)外圓車刀旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度β。這個(gè)β角即為所測(cè)偏角Kr（測(cè)量平面與進(jìn)給方向平行）。此為直接測(cè)量。

（3）標(biāo)定測(cè)量。

由于制造誤差、使用磨損造成測(cè)量片7下刀口的磨損致使所測(cè)數(shù)據(jù)變化大，借鑒電子儀器的標(biāo)定理念，在車刀幾何角度測(cè)量操作中引入標(biāo)定測(cè)量操作。

標(biāo)定測(cè)量操作：

①將大扇形刻度盤6調(diào)整至其指示針在小扇形刻度盤4上所指示的數(shù)值為零，并用旋鈕12鎖緊。將滑塊3提至立柱2的頂端，調(diào)整大扇形刻度盤6至Ⅱ號(hào)測(cè)量工位。

②把被測(cè)車刀放在轉(zhuǎn)盤8的載刀臺(tái)上，且貼緊相互垂直的兩個(gè)承刀面。

③調(diào)整轉(zhuǎn)盤8、轉(zhuǎn)盤座10、滑塊3、大扇形刻度盤6、被測(cè)車刀。用手將大扇形刻度盤6左旋方向輕推至底后手離之，使測(cè)量片7的下刀口與被測(cè)車刀的車刀桿的上表面輕輕貼合。

此時(shí)，測(cè)量片7的指示尺在大扇形刻度盤6上所指示的數(shù)值為被測(cè)車刀在大扇形刻度盤6上的初始值θ。

④調(diào)整轉(zhuǎn)盤8、轉(zhuǎn)盤座10、滑塊3、大扇形刻度盤6、被測(cè)車刀。用手將大扇形刻度盤6左旋方向輕推至底后手離之，使測(cè)量片7的測(cè)量面（即測(cè)量片7的兩鉛垂大平面）與被測(cè)車刀的車刀桿的左鉛垂表面輕輕貼合。此時(shí)，轉(zhuǎn)盤8的指示針在轉(zhuǎn)盤座10的刻度盤上所指示的數(shù)值為被測(cè)車刀在轉(zhuǎn)盤座10上的初始值δ。

（4）各角度的公式。

Ⅱ號(hào)測(cè)量工位，偏角Kr=90°-β-δ（β為測(cè)量值）;

Ⅲ號(hào)測(cè)量工位，偏角Kr=β-δ（β為測(cè)量值）;

前角γ=τ-θ（τ為測(cè)量值）;

后角α=μ-θ（μ為測(cè)量值）;

刃傾角λs=φ-θ（φ為測(cè)量值）。

數(shù)據(jù)處理后的偏角Kr數(shù)據(jù)見(jiàn)表6、表7、表8、表9、表10。

5? 結(jié)語(yǔ)

（1）從表6、表7、表8、表9、表10的計(jì)算結(jié)果可以看出，偏角無(wú)論在哪個(gè)測(cè)量工位測(cè)量，只要能測(cè)，其結(jié)果都是比較一致的，不像測(cè)量值β雜亂無(wú)章。這樣可以給使用者一個(gè)明確的信息，對(duì)后續(xù)的其他角度測(cè)量建立了好的基礎(chǔ)。

（2）一些不能直接測(cè)量的車刀，通過(guò)間接測(cè)量也能測(cè)得其角度，擴(kuò)大了測(cè)量刀具的款型。

（3）使用SJ34型車刀量角儀測(cè)量車刀角度，同一切削刃，只要能測(cè)，可以在2個(gè)或3個(gè)測(cè)量工位測(cè)量。在符合主剖面系要求的情況下，可以有多種組合，這樣對(duì)于測(cè)量操作就不是唯一的。對(duì)于想構(gòu)建多組合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的老師，SJ34型車刀量角儀及筆者開(kāi)發(fā)的SJ34型車刀量角儀測(cè)量操作提供了一個(gè)嘗試的平臺(tái)或思路，這樣對(duì)于提高學(xué)生能力訓(xùn)練和實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量都有較大幫助。筆者愿意為有志于此的老師提供力所能及的幫助。

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