单晶金刚石轮廓工具的几何特征

高度精确的轮廓表面可以生产使用钻石切割工具，它们本身就是非常精确的设备。由于金刚石切削工具制造的最新发展，现在可以生成精度为几微英寸的刀尖几何形状。

了解微英寸水平上的刀具几何形状是至关重要的，以使零件的轮廓精度达到类似的精度程度。本文讨论了一种通过计算刀具轨迹来描述金刚石刀具几何形状的方法，从而精确地制造出预定的工件。

金刚石工具的种类

与其他切削工具一样，金刚石工具的刀具半径需要说明一个值。金刚石刀具的特性可以通过考虑刀具半径、后掠角、间隙角和上前角等参数来确定。然而，这些数据并不足以正确定义金刚石工具。

一种技术是在刀尖上形成一个圆柱形表面，与预定的切削平面成一定的角度，以产生间隙角仿形工具．另一种技术涉及生成一个与切削平面成直角的圆锥面，以在轮廓工具上形成间隙角。这两种方法都有各自的优点和缺点。

当工具顶面重新折叠时，带有圆柱形间隙面的工具半径保持不变，这是该工具的一个关键优势圆柱形清除工具．与圆锥间隙工具相比，它们被认为更加坚固。圆柱形间隙刀具的缺点是，当切削齿离开刀具轴时，间隙角下降并接近0°。

相反，当切削齿离开刀具轴时，圆锥间隙刀具的间隙角不会改变。然而，圆锥间隙工具的半径改变时，圆锥间隙工具是重新装配。因此，有必要对锥形间隙工具进行重新鉴定。

大多数金刚石工具都是椭圆形的，而不是圆形的。图1显示了一个零度顶前刀，圆柱间隙工具，其间隙角为10°，其中工具的顶前刀面定位在切削平面上，与间隙圆柱体相交角度为10°。

图1所示。即使是具有零度上前角的工具也是一个椭圆，它与通常用来近似它的圆有显著的不同。

这将导致刀具半径在离刀具轴40°处的误差为0.000011。所有圆柱前角工具都是椭圆，除了顶部前角是-1倍间隙角的情况。当刀具的切削刃投射到切削平面上时，刀具也会形成一个椭圆。

锥形间隙工具的顶前角为0°，因此是圆形的。然而，顶前角等于-2倍间隙角的锥形间隙工具也是圆形的。然而，切割刃在切割平面上的投影是一个椭圆。

测量工具半径

金刚石刀具分析仪是通过在显微镜下旋转刀具来测量刀具半径，并根据旋转中心调整显微镜和刀具的位置。工具边缘首先居中，然后是最适合边缘的圆心。这两个位置的偏差提供了最佳拟合圆的半径或工具半径。

椭圆形成的特征

在测量完刀具半径后，将刀具倾斜，使其顶部前刀面在旋转平面内，从而确保刀具的边缘在整个旋转范围内处于焦点中。必须注意刀具的旋转角度和刀具半径。

图2。具有锥形间隙角的负顶前角工具。该工具显示为沿其对称轴取的横截面。

图2展示了负前角，锥形间隙工具。直线J是椭圆的一个轴，其长度为:

由此另一个轴K可以表示为:

椭圆的公式为:

对式4求解，得到p的表达式为:

椭圆的偏心距(e)表示为:

其中a =椭圆的长轴，b =椭圆的短轴。

当用K代替a，用J代替b时，分数a/b仅由角α和角β的函数组成。由式7计算可知，当K的值大于1时，K是椭圆的长轴，而不是J。如果是这种情况，在解6式e之前，必须将7式倒置，使其值小于1。

必须求得X和Y的值来解方程5。这些值是由使用金刚石工具分析仪确定的最佳拟合圆获得的。例如，如果这个圆用±35°的扫描与工具相匹配，那么它与工具的轴线相切，并与椭圆在中心线的任意一侧相交35°。交点坐标表示为:

其中σ等于金刚石工具总扫描角的一半。将这些值代入式5，即可求出p。求出p后，K、L、J的值可由以下表达式确定:

如果方程7超过1，就像负前角刀具顶前角小于间隙角两倍的情况一样，那么椭圆的短轴将沿着刀具轴。对于这种情况，椭圆的公式如下:

在这里,

和

椭圆的长轴总是沿着刀具轴与圆柱形间隙角如图3所示的金刚石刀具。计算方法与前文所述相同，除了e。一旦确定e，则由式5求解p，然后确定K和J的值。

图3。具有负上前角和圆柱形间隙角的工具

其中R =间隙缸半径。

由此，表征了刀尖所形成的椭圆。然后将这个椭圆投影到机床．然而，有必要通过顶前角的余弦来缩短K维数，β，以便将工具的前端投射到这个平面上。刀具形状在切割平面上的投影是最后要考虑的一点。

结论

对于具有非零前角的刀具，刀具上用于切割工件的点被定位在切割平面外一定数量的位置。这个量是刀尖尺寸J和K、顶部前角(β)、工件在其旋转中心的斜率、工件的瞬时斜率和刀具的方位角的函数。尽管这种误差很小，但有必要对刀具路径进行修正，以补偿这种几何形状的影响。

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