麻花鉆電子封閉圖研究

1、麻花鉆電子封閉圖研究 錐面刃磨法是最常用的麻花鉆刃磨方法之一。在整個(gè)刃磨過(guò)程中，涉及四個(gè)刃磨參數(shù)(半錐角、軸間角、錐頂距A、偏距e)的調(diào)整，數(shù)學(xué)模型的求解難度大，機(jī)構(gòu)參數(shù)調(diào)整復(fù)雜。目前，常見(jiàn)錐面刃磨機(jī)床中參數(shù)的確定，大多憑經(jīng)驗(yàn)調(diào)整，并采用試湊參數(shù)法刃磨，鉆頭后刀面只能近似達(dá)到幾何要求，導(dǎo)致所刃磨出的鉆頭后角精度較低，鉆削性能差。 1內(nèi)錐面刃磨機(jī)的工作原理 內(nèi)錐面刃磨原理圖如圖1所示，用砂輪的內(nèi)錐面代替往復(fù)擺動(dòng)的夾具，可使刃磨機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便?？紤]到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素，為了避免砂輪和麻花鉆發(fā)生干涉，在設(shè)計(jì)中通常取軸間角=30，半錐角=291-2。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選用絲杠螺母副，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)順序

2、控制來(lái)調(diào)整錐頂距A和偏距e，圖2所示為麻花鉆內(nèi)錐面刃磨機(jī)的虛擬樣機(jī)。 2數(shù)學(xué)模型 21麻花鉆后刀面與外圓柱面的交線方程 麻花鉆后刀面與外圓柱面的交線如圖3所示，其中X、Y為過(guò)麻花鉆中心的坐標(biāo)軸，Z為內(nèi)錐面砂輪軸線，在麻花鉆后刀面與外圓柱面的交線CD上任取一點(diǎn)N，設(shè)該點(diǎn)的坐標(biāo)為(x，y，z)，點(diǎn)N的角度參數(shù)為t，麻花鉆半徑為r，則CD的參數(shù)方程2為:(rcoste)2+(rsinzsin)2=。 22圓柱剖面中的后角 k求解圓柱剖面中的后角k為2:tank=1rdzdt(2) 23橫刃斜角 1)橫刃方程。橫刃為麻花鉆兩個(gè)后刀面的交線，即:(xe)2+(ycoszsin)2=(ysin+zcosA

3、sin)2tan2(x+e)2+(ycos+zsin)2=(ysin+zcosAsin)2tan2(3)橫刃在鉆軸端面內(nèi)的投影方程為2:(xe)2+ycosyAtan2xeycos(1+tan2)2ysin+yAtan2xeysin(1+tan2)Asin2tan2=0(4)2)橫刃斜角的計(jì)算。tan=z0sincos(1+tan2)Atan2e(5)z0=Acossin2cossin2(e2cos2+A2sin2+e2cos2槡)(cos2+cos2)sin(6)。 3A、e封閉圖 麻花鉆在錐面刃磨中，鉆頭和砂輪的軸間角與半錐角一般預(yù)先取定，僅是通過(guò)調(diào)整砂輪與麻花鉆錐頂距A和偏距e的值，來(lái)保

4、證刃磨后的后角、橫刃斜角在合理的范圍內(nèi)。當(dāng)后角與橫刃斜角取臨界值時(shí)，可以得到四組符合要求的e=f(A)函數(shù)，并恰好構(gòu)成一個(gè)關(guān)于A、e的封閉區(qū)域，此區(qū)域被稱為A、e封閉圖。在用后角與橫刃斜角的臨界條件圍成的封閉圖中的任意點(diǎn)都是符合刃磨參數(shù)A、e值的。標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頂角為118，后角的值隨鉆頭直徑do不同而不同，當(dāng)橫刃斜角不變4-5時(shí):do15mm，則=1114;do=1530mm，則=912;do30mm，則=811。一般橫刃斜角=5055。能保證鉆頭上述幾何角度的刃磨參數(shù)稱為優(yōu)化刃磨參數(shù)。由刃磨參數(shù)與幾何角度的關(guān)系知，A、e的確定對(duì)麻花鉆的刃磨至關(guān)重要。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆，其頂角要求為118，軸間角加

5、半錐角等于59，所以當(dāng)或給定其一，另一角度也自然確定，四個(gè)變量參數(shù)就可以簡(jiǎn)化為兩個(gè)，即A、e兩刃磨參數(shù)。 31封閉圖繪制的程序結(jié)構(gòu) 為了簡(jiǎn)化參數(shù)的選取，使用LabVIEW圖形化語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序可靈活、方便地實(shí)現(xiàn)GUI操作，并且不占用CPU的資源。本程序正是利用鼠標(biāo)進(jìn)入繪圖區(qū)域中觸發(fā)MouseMove事件，獲取鼠標(biāo)位置處數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，經(jīng)相應(yīng)轉(zhuǎn)化達(dá)到輸出、顯示光標(biāo)所在位置坐標(biāo)值的目的。圖4所示為A、e封閉圖繪制的流程圖，適用于內(nèi)、外錐面刃磨法，僅是開(kāi)始輸入的軸間角及半錐角數(shù)值的差異。當(dāng)輸入相應(yīng)參數(shù)后，運(yùn)行程序?qū)⒗L制出對(duì)應(yīng)的封閉圖，即A、e的值域。光標(biāo)一旦進(jìn)入繪圖區(qū)，就可以獲得A、e的數(shù)值，并同時(shí)顯示

6、此組參數(shù)及其對(duì)應(yīng)的后角、橫刃斜角值。圖5所示為A、e封閉圖界面，圖5中的左端為參數(shù)輸入部分，主要涉及的輸入項(xiàng)有:麻花鉆的半徑r、軸間角、半錐角、鉆芯直徑系數(shù)(麻花鉆的公稱直徑與鉆芯直徑的比值)，以及錐頂距A的范圍(確定繪圖區(qū)間范圍)。當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，鼠標(biāo)移動(dòng)到封閉圖區(qū)域內(nèi)，光標(biāo)所在處將隨動(dòng)顯示A、e數(shù)值，并以五位精度顯示于圖5的左下方，同時(shí)在圖像最底部將出現(xiàn)此組參數(shù)對(duì)應(yīng)的后角值和橫刃斜角值。在前面板的右上方還配有圖形工具選項(xiàng)板，可進(jìn)行游標(biāo)移動(dòng)、圖像縮放和平移等操作。圖5所示的A、e封閉圖以錐頂距A作為橫坐標(biāo)，偏距e作為縱坐標(biāo)，根據(jù)e=f(A)函數(shù)繪制A、e封閉圖中的四條曲線?？紤]數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)獲取，

7、程序中借助LabVIEW軟件結(jié)構(gòu)搭建光標(biāo)位置與數(shù)值間的關(guān)系。MouseMove事件實(shí)現(xiàn)光標(biāo)位置與封閉圖中A、e坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。程序數(shù)據(jù)點(diǎn)的獲取是在繪制好的封閉圖的基礎(chǔ)上，采用鼠移入繪圖區(qū)時(shí)觸發(fā)MouseMove事件，程序獲取鼠標(biāo)在封閉圖區(qū)間的位置并在光標(biāo)處顯示A、e值;MouseLeave鼠標(biāo)離開(kāi)繪圖區(qū)時(shí)程序段將A、e值的顯示項(xiàng)屬性設(shè)為不可見(jiàn);點(diǎn)擊STOP鍵結(jié)束程序。 32刃磨參數(shù)優(yōu)化表 刃磨參數(shù)A、e封閉圖形象地給出了刃磨參數(shù)的分布區(qū)域，通過(guò)鼠標(biāo)在相應(yīng)區(qū)域內(nèi)滑動(dòng)，程序自動(dòng)換算該點(diǎn)A、e數(shù)值。將麻花鉆半徑r=5mm，鉆芯直徑系數(shù)為0125和0175的情況進(jìn)行對(duì)比，設(shè)置好參數(shù)，運(yùn)行A、e封閉圖程序，內(nèi)、外錐面刃磨時(shí)，選取光標(biāo)移至封閉區(qū)域左、中、右的三組刃磨參數(shù)值及其對(duì)應(yīng)的后角和橫刃斜角值見(jiàn)表1、表2。由表1、表2所示可知，隨著鉆芯直徑系數(shù)的增大，錐頂距A和偏距e的值都增大。內(nèi)錐面刃磨時(shí)，錐頂距A和偏距e的選擇范圍不大，但可以適當(dāng)增大鉆芯直徑系數(shù)來(lái)增大錐頂距A?？紤]到磨削速度和砂輪結(jié)構(gòu)尺寸，對(duì)于直徑較小的麻花鉆不適宜采用內(nèi)錐面刃磨法進(jìn)行磨削加工。 4結(jié)語(yǔ) 本文利用LabVIEW圖形化語(yǔ)言軟件，開(kāi)發(fā)了確定麻花鉆錐面刃磨參數(shù)A、e電子封閉圖應(yīng)用程序，在前面板設(shè)置好輸入?yún)?shù)后運(yùn)行程序，移動(dòng)鼠標(biāo)進(jìn)入封閉圖即可讀取其中A、e數(shù)值及其