[發明專利]一種減少螺紋銑削加工干涉的方法

在審

• 申請號: 201710117690.2
• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN106808032A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 胡自化;譚兆;秦長江
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: B23G1/32
• 分類號: B23G1/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種減少螺紋銑削加工干涉的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1）利用螺紋和銑刀基本參數建立理論螺紋牙型和實際螺紋牙型的數學模型；

步驟2）通過對理論螺紋牙型和實際螺紋牙型進行比較，建立螺紋銑削加工中干涉值的計算模型；

步驟3）利用最大干涉值建立螺紋銑刀牙型動態調整的迭代算法，優化螺紋銑刀牙型的六個特征點；

步驟4）利用優化后的六個特征點生成理想的螺紋銑刀牙型。

2.根據權利要求1所述的一種減少螺紋銑削加工干涉的方法，其特征在于，所述步驟1中，利用螺紋和銑刀基本參數建立理論螺紋牙型和實際螺紋牙型的數學模型，包括以下內容：

1）公稱螺紋牙型數學模型建立，主要包括以下步驟；

根據螺紋大徑D和螺紋螺距P，計算螺紋小徑D₁、螺紋中徑D₂；

計算螺紋牙型六個特征點坐標P_tj=(P_tjr,P_tjz)：

P_t1=(P_t1r,P_t1z)=(D₁/2,0)，

P_t2=(P_t2r,P_t2z)=(D₁/2,(P/2+△r₁tan(α₁))cot(α₂)/(cot(α₁)+cot(α₂))-△r₁)，

P_t3=(P_t3r,P_t3z)=(D/2,(P/2+△r₂tan(α₁))cot(α₂)/(cot(α₁)+cot(α₂))+△r₂)，

P_t4=(P_t4r,P_t4z)=(D/2,P/2+ P/2·sin(α₁)(cos(α₂)sec(α₁+α₂)-△r₂tan(α₂)，

P_t5=(P_t5r,P_t5z)=(D₁/2,(P/2+△r₁tan(α₂))cot(α₁)+Pcot(α₂))/(cot(α₁)+cot(α₂))+△r₂)，

P_t6=(P_t6r,P_t6z)=(D₁/2,P)，

其中，P_tj為螺紋牙型上第j點，j=1,2,3,4,5,6，P_tjr為螺紋牙型第j點的徑向坐標，P_tjz為螺紋牙型第j點的軸向坐標，△r₁=(D₂-D₁)/2，△r₂=(D-D₂)/2，α₁、α₂為螺紋牙側角；

構建公稱螺紋牙型NTP的數學模型：

NTP(z)=( r(z), z)（2）

其中，r(z)為螺紋牙型的徑向坐標，z為螺紋牙型的軸向坐標，z取值范圍為0<z<P，r(z)與z的函數關系為：

（3）

2）螺紋銑刀牙型數學模型建立，主要包括以下步驟：

根據螺紋銑刀大徑D_m和螺紋螺距P，計算螺紋銑刀小徑D_m1、螺紋銑刀中徑D_m2；

計算螺紋銑刀牙型六個特征點坐標P_mj=(P_mjr,P_mjz)：

P_m1=(P_m1r,P_m1z)=( D_m1,0)，

P_m2=(P_m2r,P_m2z)=( D_m1/2,(P/2+△r_m1tan(α₁))cot(α₂)/(cot(α₁)+cot(α₂))-△r_m1)，

P_m3=(P_m3r,P_m3z)=( D_m/2,(P/2+△r₂tan(α₁))cot(α₂)/(cot(α₁)+cot(α₂))+△r_m2)，

P_m4=(P_m4r,P_m4z)=( D_m/2,P/2+ P/2·sin(α₁)(cos(α₂)sec(α₁+α₂)-△r_m2tan(α₂)，

P_m5=(P_m5r,P_m5z)=(D_m1/2,(P/2+△r_m1tan(α₂))cot(α₁)+Pcot(α₂))/(cot(α₁)+cot(α₂))+△r_m2),

P_m6=(P_m6r,P_m6z)=( D_m1/2,P)，

其中，P_mj為螺紋銑刀牙型上第j點，j=1,2,3,4,5,6；P_mjr為螺紋銑刀牙型第j點的徑向坐標，P_mjz為螺紋銑刀牙型第j點的軸向坐標，△r_m1=(D_m2-D_m1)/2，△r_m2=(D_m-D_m2)/2，α₁、α₂為螺紋牙側角；

構建出螺紋銑刀牙型MP的數學模型：

MP(z_m)=(r_m(z_m), z_m)（5）

其中，r_m(z_m)為螺紋銑刀牙型的徑向坐標，z_m為螺紋銑刀牙型的軸向坐標，z_m取值范圍為0<z_m<P，r_m(z_m)與z_m的函數關系為：

（6）

3）實際螺紋牙型數學模型建立，主要包括以下步驟：

計算螺紋銑刀加工軌跡半徑R_mc：

R_mc= (D₂-D_m)/2 （7）

根據主軸轉速S、進給速度V_f，計算銑刀自轉角速度ω，銑刀公轉角速度ψ：

ω= π·S/30 （8）

ψ=m_m ·V_f / S·ω/ (2π·) （9）

其中，q=P/2π；

利用所得到的參數，建立螺紋銑刀加工軌跡MC：

MC(t)=( R_mc·cos(ψ·t), R_mc·sin(ψ·t), t_d·p·ψ·t) （10）

再由螺紋銑刀加工軌跡MC得到螺紋銑刀包絡面ME

ME(t, θ, z_m)=MC(t)+ (R_mc·cos(ψ·t)+r_m(z_m)·cos(θ),r_m(z_m)·sin(θ),z_m)（11）

其中，銑刀自轉角度θ(t, z_m)= -arcsin(R_mc·sin(ψ·t)/MP_r(z_m))，t為公轉時間，t取值范圍是0<t<L/V_f，L為螺紋加工長度，z_m取值范圍為0<z_m<P，螺紋旋向t_d（右旋t_d=1，左旋t_d=-1）；

然后利用螺紋銑刀包絡面ME進行正平面投影可以建立螺紋銑刀包絡軌跡MET數學模型：

MET( t, z_m)=(R_mc·cos(ψ·t)+r_m(z_m), t_d·q·ψ·t +z_m)（12）

其中，z_m的取值范圍是0<z_m<P；

最后通過螺紋銑刀包絡軌跡MET構建出實際螺紋牙型GTP數學模型：

GTP(z_m)=(r_g(z_m), z_m)（13）

其中，r_g(z_m)為螺紋銑刀牙型的徑向坐標，z_m為螺紋銑刀牙型的軸向坐標，z_m取值范圍為0<z_m<2，r_g(z_m)與z_m的函數關系為：

（14）

其中，$\[ t=\arcsin (P\&sdot;t_d\&sdot;\stackrel{\&bull;}{r_m})\&sol;\mathrm{\&psi;} \]$。