90年代中期出现的虚轴机床引起了整个机械制造业的关注,被称为是“本世纪机床设计的革命性变革”。这种机床实际是一种空间并联连杆机构,其基本结构是一个活动平台、一个固定平台和连接两个平台的六根连杆。不断改变六根杆的长度,活动平台便产生6自由度的空间运动,带动刀具在工件上加工出复杂的三维曲面。与传统机床相比,虚轴机床具有刚性高、精度高、运动速度高和机械结构简单等优点,但其不足之处是工作空间小于同等尺寸的传统机床。
麻花钻后刀面是复杂的三维曲面,而且刃磨钻尖时只需要很小的工作空间,所以在钻头刃磨机上采用虚轴机床的结构将是非常适宜的。本文将对在虚轴钻头刃磨机上刃磨圆锥面钻尖进行探讨。
1 机床结构的矢量表示
钻头刃磨机要使钻头相对于砂轮产生给定的三维运动,为此将钻头安装在活动平台上,砂轮安装在固定平台上。在固定平台上建立坐标系obxbybzb,在活动平台上建立坐标系opxpypzp(图1)。各杆用矢量li(i=1,2,…,6)表示,各杆与固定平台交点的位置用矢量bi(i=1,2,…,6)表示,各杆与活动平台交点的位置用矢量pi(i=1,2,…,6)表示,砂轮中心高用矢量h表示,砂轮中心至磨削点的半径用矢量r表示,被磨钻头悬伸部用矢量d表示(图1)。在给定结构下,bi在obxbybzb坐标系内和pi在opxpypzp坐标系内分别为常矢量,记为bib和pip。
2 钻尖锥面磨法的磨削参数
磨削锥面钻头时,锥面、钻头、砂轮的初始相对位置见图2,控制这一相对位置的参数称为磨削参数。锥面钻尖的磨削参数有五个,其中q为锥面的半锥角,b为钻头主切削刃在钻头端截面内投影与xp轴夹角,f为锥轴线与zb轴夹角,h为锥顶到钻尖顶端距离在锥轴上的投影,d1为锥轴线与钻头轴线的距离。