SJ25型車刀量角儀車刀幾何角度測量方法研究

趙越

摘 ? 要：簡介SJ25型車刀量角儀，根據(jù)SJ25型車刀量角儀的結(jié)構(gòu)特點，提出測量工位概念，運用幾何分析拓展了SJ25型車刀量角儀的測量范圍，據(jù)此提出相關(guān)的間接測量計算公式，借鑒電子儀器的標定理念，在車刀幾何角度測量方法中引入標定測量。并通過數(shù)據(jù)對比，來證明相關(guān)間接測量計算公式的正確性。

關(guān)鍵詞：SJ25型車刀量角儀 ?車刀幾何角度 ?測量工位 ?測量方法 ?標定測量

中圖分類號：TK511 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）06（b）-0106-06

Abstract： It's the brief introduction of SJ25 type turning tool protractor. It's the proposed the concept of measuring work station， and the measuring range of SJ25 type turning tool protractor is expanded by using geometric analysis， according to the structural characteristics of SJ25 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： SJ25 type turning tool protractor; Turning tool geometric angle; Measuring station; Measuring method; Calibration measurement

1 ?背景介紹

SJ25型車刀量角儀是上海機械?？茖W校20世紀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，可測量主剖面系的車刀幾何角度。其優(yōu)點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。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，給使用者帶來了很大的困惑。再者因SJ25型車刀量角儀的結(jié)構(gòu)特點，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SJ25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驗指導書被學生于1997年—2003年多次上傳到網(wǎng)上。本人提出的偏角計算公式90°-β已被廣泛接受。鑒于SJ25型車刀量角儀的特點和較寬的適用范圍，筆者認為應(yīng)該將SJ25型車刀量角儀的使用方法與測量方法成文奉獻于眾。

2 ?SJ25型車刀量角儀的結(jié)構(gòu)與工作原理及使用方法

圖1所示為SJ25型車刀量角儀。其結(jié)構(gòu)與工作原理及使用方法如下。

立柱A上有三條間隔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KB可輕便地沿立柱A上下移動。通過調(diào)節(jié)滑塊B中鋼珠的彈簧壓力（鋼珠被壓在立柱A的V形槽中），能保持裝在滑塊B上的刻度盤C、測量片D等零部件停留在任意的高度位置上，且不需要鎖緊。當滑塊B向上移動到頂端時，鋼珠落入圓環(huán)V形槽中，滑塊B即可自由轉(zhuǎn)動，以供選擇合適的測量工作位置。由于有3個相互垂直的測量位置，使測量角度時調(diào)整極為方便。

被測車刀放在轉(zhuǎn)盤E的載刀臺（在旋鈕F的兩側(cè)各有一個載刀臺）上貼緊相互垂直的兩個載刀面，可隨其在轉(zhuǎn)盤座H上回轉(zhuǎn)或在底座G橫向平移，并調(diào)整滑塊B的位置，以使被測車刀的被測面或被測刀刃能與測量片D接觸。這樣，可分別測得在主剖面坐標系內(nèi)的被測車刀的偏角、前角、后角和刃傾角。

3 ?對SJ25型車刀量角儀測量位置的解讀

按照使用說明刻度盤C、測量片D按一定的操作可在±90°變換測量位置，對應(yīng)主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

4.1 數(shù)據(jù)問題分析

由于SJ25型車刀量角儀的結(jié)構(gòu)問題，在一些情況下被測車刀與與測量片D的測量面貼合后，直接讀取數(shù)值的數(shù)值明顯與標稱值相距甚遠，給使用者帶來了極大的困惑。限制了SJ25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：

（1）測量片D、測量位置與進給方向不明確，導致所測數(shù)據(jù)是何不知所宗;

（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D下刀口的磨損致使所測數(shù)據(jù)變化大等等;

（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D、測量位置與進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SJ25型車刀量角儀的測量片D、測量位置與被測車刀所在測量位置，將SJ25型車刀量角儀的測量片D、測量位置稱為測量工位，以示區(qū)別。測量工位見圖2、圖3、圖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個表的數(shù)據(jù)可以看出，數(shù)據(jù)給人的直觀感受就是有些亂，有些數(shù)據(jù)似乎可以但不能確定，懷疑測數(shù)據(jù)是不是所要的數(shù)據(jù)，很難確定，讓人一頭霧水。

4.2 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D、測量工位與相應(yīng)進給方向的角度關(guān)系。

在測量工位Ⅰ、Ⅲ時測量片D與外圓車刀進給方向垂直（見圖6）。此時外圓車刀從工作態(tài)位置（見圖5）旋轉(zhuǎn)到其切削刃與測量片D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)了一個角度β。這個β角與所測偏角Kr之和為90°，即被測偏角Kr=90°-β（測量平面與進給方向垂直），此為間接測量。

（2）在測量工位Ⅱ時測量片D與外圓車刀進給方向平行，見表1、表2、表3、表4。此時外圓車刀從工作態(tài)位置旋轉(zhuǎn)到其切削刃與測量片D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)了一個角度β。這個β角即為所測偏角Kr（測量平面與進給方向平行）。此為直接測量。

4.3 標定測量

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

（1）將滑塊B提至立柱A的頂端，調(diào)整刻度盤C至Ⅱ號測量工位。

（2）把被測車刀放在轉(zhuǎn)盤E的載刀臺上，且貼緊相互垂直的兩個承刀面。

（3）調(diào)整轉(zhuǎn)盤E、轉(zhuǎn)盤座H、滑塊B、測量片D和被測車刀。用手將刻度盤C左旋方向輕推至底后手離之。使測量片D的下刀口與被測車刀的車刀桿的上表面輕輕貼合。此時，測量片D的指示尺在刻度盤C上所指示的數(shù)值為被測車刀在刻度盤C上的初始值θ。

（4）將滑塊B提至立柱A的頂端，調(diào)整刻度盤C至I號測量工位。調(diào)整轉(zhuǎn)盤E、轉(zhuǎn)盤座H、滑塊B、測量片D和被測車刀。用手將刻度盤C左旋方向輕推至底后手離之。使測量片D的測量面（即測量片D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，轉(zhuǎn)盤E的指示針在轉(zhuǎn)盤座E的刻度盤上所指示的數(shù)值為被測車刀在轉(zhuǎn)盤座E上的初始值δ。

4.4 各角度的公式

Ⅰ、Ⅲ號測量工位，偏角Kr=90°-β-δ（β為測量值）;

Ⅱ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的計算結(jié)果可以看出偏角的無論在哪個測量工位測量，只要能測，其結(jié)果都是比較一致的。而不像測量值β給人亂而無序的感覺。這樣就給使用者一個明確的信息，對后續(xù)其他角度的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，擴大了測量刀具的款型。

（3）使用SJ25型車刀量角儀測量車刀角度，同一切削刃，只要能測，就可在兩個或三個測量工位測量。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。對于有構(gòu)建多組合設(shè)計性實驗教學想法的老師，SJ25型車刀量角儀及本人開發(fā)的SJ25型車刀量角儀測量操作提供了一個嘗試的平臺或思路，這樣對于提高學生能力訓練和實驗教學質(zhì)量都有較大幫助。本人愿意為有志于此的老師提供力所能及的幫助。

參考文獻

[1] 高櫨.電工電子實驗技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，1991.

[2] 王遠.電子實驗技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：北京理工大學出版社，1992.

[3] 張旭峰.大學物理實驗[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.

[4] 江影.普通物理實驗[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2002.