[發明專利]立銑刀周刃前刀面螺旋曲面參數化數學模型構建方法

有效

• 申請號: 201710704704.0
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107457438B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 張文濤;李偉
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: B23C5/10
• 分類號: B23C5/10
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 李振瑞

本發明提供了一種立銑刀周刃前刀面螺旋曲面參數化數學模型構建方法，屬于機械加工技術領域，包括以下步驟：建立刃磨整體硬質合金立銑刀圓周刃前刀面螺旋面坐標系；建立砂輪相對于立銑刀相對位移函數表達式；建立砂輪廓形參數方程；建立砂輪相對于立銑刀運動形成的曲面族方程；建立整體硬質合金立銑刀圓周刃前刀面螺旋面參數化數學模型。該模型解決了復雜刀具復雜螺旋面工程曲面數字化設計、制造過程中曲面形狀信息不能共享的技術瓶徑，解決了復雜槽型結構整體硬質合金立銑刀螺旋面磨削工藝中砂輪修形等關鍵技術。

技術領域

本發明屬于機械加工技術領域，具體涉及一種立銑刀周刃前刀面螺旋曲面參數化數學模型構建方法。

背景技術

應用整體硬質合金立銑刀銑削加工是目前廣泛使用的切削加工方法，螺旋刃是整體硬質合金立銑刀結構的典型特征。整體硬質合金立銑刀周刃螺旋曲面前刀面形狀對刀具切削性能影響巨大，也是高精度、高性能刀具設計、制造的關鍵。立銑刀周刃前刀面螺旋曲面建模方法、曲面通用數學模型及數學模型表達形式是曲面數字化設計、制造技術的關鍵。

目前，絕大多數螺旋曲面數學模型建立方法并不考慮螺旋面的制造方法、工具相對螺旋面展成運動、工具形狀以及工具與螺旋面之間的相對位置等信息，導致螺旋曲面形狀信息在刀具設計、制造一體化技術中不能實現共享的致命缺陷，因此，傳統螺旋曲面建模方法及通用數學模型不適用于現代立銑刀等復雜刀具的數字化設計、制造技術當中。

實施例針對整體硬質合金立銑刀等復雜刀具結構中螺旋面傳統數學模型不包含曲面制造信息，導致在刀具設計、制造一體化技術中螺旋曲面形狀信息傳遞不暢通的致命缺陷，旨在提出一種基于磨削制造方法的整體硬質合金立銑刀周刃前刀面螺旋曲面建模方法，并基于曲面族包絡原理建立立銑刀周刃螺旋曲面前刀面參數化數學模型，解決復雜刀具復雜螺旋面工程曲面數字化設計、制造過程中信息不能共享的技術瓶徑。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的不足，本發明提供了一種立銑刀周刃前刀面螺旋曲面參數化數學模型構建方法。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

立銑刀周刃前刀面螺旋曲面參數化數學模型構建方法，包括以下步驟：

建立刃磨整體硬質合金立銑刀圓周刃前刀面螺旋面坐標系；

建立砂輪相對于立銑刀相對位移函數表達式；

建立所述砂輪廓形參數方程；

建立所述砂輪相對于所述立銑刀運動形成的曲面族方程；

建立所述整體硬質合金立銑刀圓周刃前刀面螺旋面參數化數學模型。

優選地，建立刃磨整體硬質合金立銑刀圓周刃前刀面螺旋面坐標系；

動坐標系o₁-x₁y₁z₁與所述砂輪固聯在一起，固定坐標系o-x y z與所述立銑刀固聯在一起；

其中，所述砂輪的軸線與z₁軸重合，所述立銑刀的軸線與z軸重合，z₁軸與z軸之間的距離為A，所述砂輪小端面圓心與坐標原點o₁重合；初始時刻，z軸和z₁軸之間夾角為始終為β，即為加工螺旋面的螺旋升角，β由機床結構調整后實現，動坐標系o₁-x₁y₁z₁繞z軸逆時針旋轉，同時沿平行于z軸方向作直線運動；t時刻，x₁軸相對初始位置轉角為φ，x₁軸與x軸沿z軸方向運動的距離為s(φ)；

P點是t時刻z₁＝δ平面內所述砂輪截面圓曲線與所述立銑刀前刀面的瞬時接觸點，δ為所述砂輪截面圓距所述砂輪底面的距離。