SJ34型車刀量角儀車刀幾何角度測量方法研究

趙越

摘? 要：簡介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)，提出測量工位概念，運(yùn)用幾何分析拓展了SJ34型車刀量角儀的測量范圍，據(jù)此提出相關(guān)的間接測量計(jì)算公式，借鑒電子儀器的標(biāo)定理念，在車刀幾何角度測量方法中引入標(biāo)定測量。并通過數(shù)據(jù)對比，來證明相關(guān)間接測量計(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? 測量工位? 測量方法? 標(biāo)定測量

中圖分類號：TK511 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：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?？茖W(xué)校20世紀(jì)80年代制造的一款用于測量車刀幾何角度的儀器。按其使用說明介紹，可測量主剖面系、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。但因其使用說明過于簡潔，許多讀值不能直接反映所測車刀的幾何角度，給使用者帶來了極大的困惑。加之由于SJ34型車刀量角儀的結(jié)構(gòu)問題，有些角度按使用說明是測不到的。按筆者從90年代開始著手研究SJ34型車刀量角儀使用與測量方法，并設(shè)立了測量工位慨念;將儀表的標(biāo)定概念引入到車刀幾何角度的測量方法中。筆者所寫的車刀幾何角度測量實(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?；赟J34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?；瑝K3可輕便地沿立柱2上下移動(dòng)。通過調(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)，以供選擇合適的測量位置。由于有3個(gè)相互垂直的測量位置，使測量角度時(shí)調(diào)整極為方便。

被測車刀放在轉(zhuǎn)盤8的載刀臺（在旋鈕11大兩側(cè)各有一個(gè)載刀臺）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，以使被測車刀的被測面或被測刀刃能與測量片7接觸。這樣，可分別測得在主剖面坐標(biāo)系內(nèi)的被測車刀的偏角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)測量位置先后測量，可較方便地測量進(jìn)給剖面與切深剖面中的被測車刀的前角和后角。

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）。使測量片7的測量面處于主切削刃垂直的方位，按前述的測量方法即可測得法向剖面中的被測車刀的前角和后角。

3? 對SJ34型車刀量角儀測量位置的解讀

按照使用說明大扇形刻度盤6、測量片7按一定的操作可在±90°變換測量位置，對應(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)問題分析。

由于SJ34型車刀量角儀的結(jié)構(gòu)問題，在一些情況下被測車刀與測量片7的測量面貼合后，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，給車刀角度測量帶來了不便。主要問題有以下幾個(gè)方面。

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

②測量行程有限，同一測量位置不能滿足不同車刀的角度測量。

③由于制造誤差、使用磨損造成測量片7下刀口的磨損致使所測數(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的測量值否正確。

由于測量片7、測量位置與進(jìn)給方向不明確和量程行程有限，造成偏角Kr所測角度正確與否的困惑。為了區(qū)別SJ34型車刀量角儀的測量片7、測量位置與被測車刀所在測量位置，將SJ34型車刀量角儀的測量片7、測量位置稱為測量工位，以示區(qū)別。測量工位見圖2、3、4。偏角Kr直接測量數(shù)據(jù)見表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，所測數(shù)據(jù)不是所要的數(shù)據(jù)。

（2）測量相位的變換。

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

在測量工位Ⅱ時(shí)測量片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（見圖5）旋轉(zhuǎn)到其切削刃與測量片7的測量平面貼合位置（見圖6）。從圖5可看出，被測外圓車刀旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度β。這個(gè)β角與所測偏角Kr之和為90°，即被測偏角Kr=90°-β（測量平面與進(jìn)給方向垂直）。此為間接測量。

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

（3）標(biāo)定測量。

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

標(biāo)定測量操作：

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號測量工位。

②把被測車刀放在轉(zhuǎn)盤8的載刀臺上，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，使測量片7的下刀口與被測車刀的車刀桿的上表面輕輕貼合。

此時(shí)，測量片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，使測量片7的測量面（即測量片7的兩鉛垂大平面）與被測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)值為被測車刀在轉(zhuǎn)盤座10上的初始值δ。

（4）各角度的公式。

Ⅱ號測量工位，偏角Kr=90°-β-δ（β為測量值）;

Ⅲ號測量工位，偏角Kr=β-δ（β為測量值）;

前角γ=τ-θ（τ為測量值）;

后角α=μ-θ（μ為測量值）;

刃傾角λs=φ-θ（φ為測量值）。

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

5? 結(jié)語

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

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

（3）使用SJ34型車刀量角儀測量車刀角度，同一切削刃，只要能測，可以在2個(gè)或3個(gè)測量工位測量。在符合主剖面系要求的情況下，可以有多種組合，這樣對于測量操作就不是唯一的。對于想構(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發(fā)的SJ34型車刀量角儀測量操作提供了一個(gè)嘗試的平臺或思路，這樣對于提高學(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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