[發(fā)明專利]一種基于砂輪磨損參數(shù)的立銑刀后刀面磨削軌跡補(bǔ)償方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011088375.X
• 申請(qǐng)日: 2020-10-13
• 公開（公告）號(hào): CN112222959B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江磊;丁國(guó)富;馬玉豪;馬術(shù)文;張劍;梁紅琴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B24B3/02
• 分類號(hào): B24B3/02;B24B51/00
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責(zé)任公司 51200
• 代理人: 舒啟龍

本發(fā)明公開了一種基于砂輪磨損參數(shù)的立銑刀后刀面磨削軌跡補(bǔ)償方法，具體為：首先針對(duì)立銑刀后刀面磨削工藝，定義了磨削坐標(biāo)系，推導(dǎo)了砂輪在磨削工藝參數(shù)下的姿態(tài)計(jì)算模型；其次，建立了針對(duì)砂輪輪廓磨損的結(jié)構(gòu)參數(shù)定義；最后，基于上述模型和參數(shù)定義，推導(dǎo)了砂輪磨損狀態(tài)下的磨削軌跡補(bǔ)償坐標(biāo)計(jì)算方法，保證了后刀面結(jié)構(gòu)的完整和準(zhǔn)確。本發(fā)明所提出的砂輪軌跡補(bǔ)償方法可以有效減少砂輪磨損對(duì)后刀面磨削加工的影響，對(duì)減少砂輪修整次數(shù)、提高磨削質(zhì)量穩(wěn)定性有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于立銑刀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于砂輪磨損參數(shù)的立銑刀后刀面磨削軌跡補(bǔ)償方法。

背景技術(shù)

整體立銑刀后刀面(含端齒和周齒后刀面)作為立銑刀的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，承擔(dān)著減小加工摩擦力、保證切削刃的強(qiáng)度、決定刀具輪廓尺寸精度等作用，其后刀面角度、寬度等幾何參數(shù)直接影響刀具的切削性能。

整體立銑刀后刀面通常采用數(shù)控工具磨床，根據(jù)砂輪形狀和磨削工藝，按照一定的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行磨削加工。針對(duì)后刀面加工的砂輪磨削軌跡計(jì)算，已成為刀具磨削工藝的研究重點(diǎn)，但主要建立在理想砂輪的基礎(chǔ)上，Lei Han等建立了圓弧頭后刀面刃線數(shù)學(xué)模型并定義了后刀面的磨削方式，劉長(zhǎng)玲、孫曉軍等建立了球頭后刀面刃線數(shù)學(xué)模型并得出了砂輪的磨削位置，張瀟然在后刀面角度與寬度約束條件下提出了圓弧頭端刃后刀面的砂輪軌跡算法。在砂輪磨損檢測(cè)和補(bǔ)償方面，Katsushi等通過壓力傳感器研究了砂輪的磨損并提出了補(bǔ)償方法，Xianli Liu等研究了砂輪磨損情況下加工刀具槽型時(shí)的補(bǔ)償算法，廖雋穎提出了加工自由曲面的砂輪磨損的自適應(yīng)補(bǔ)償，張虎等對(duì)加工成形磨齒齒廓研究了砂輪位置的補(bǔ)償方式，王磊等通過在線檢測(cè)技術(shù)對(duì)砂輪磨損進(jìn)行了研究，Liming Xu等對(duì)砂輪磨損進(jìn)行了即時(shí)檢測(cè)并提出了處理方法。

綜合現(xiàn)有文獻(xiàn)，目前后刀面磨削工藝研究主要針對(duì)理想形狀的砂輪開展研究，尚未涉及到磨損砂輪的軌跡計(jì)算，砂輪磨損補(bǔ)償方法在后刀面工藝的研究及應(yīng)用還不完善。因此，基于砂輪磨損參數(shù)的整體立銑刀后刀面磨削軌跡補(bǔ)償研究顯得十分重要，對(duì)減少砂輪修整次數(shù)、提高立銑刀的磨削質(zhì)量穩(wěn)定性有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)砂輪磨損后的立銑刀后刀面磨削軌跡補(bǔ)償問題，本發(fā)明提供一種基于砂輪磨損參數(shù)的立銑刀后刀面磨削軌跡補(bǔ)償方法。

本發(fā)明的一種基于砂輪磨損參數(shù)的立銑刀后刀面磨削軌跡補(bǔ)償方法，包括以下步驟：

步驟1：坐標(biāo)系定義與轉(zhuǎn)換

定義O_w-X_wY_wZ_w為工件坐標(biāo)系，其坐標(biāo)原點(diǎn)O_w位于工件底面圓心，坐標(biāo)軸Z_w為工件軸線，點(diǎn)O_w指向螺旋刃線起點(diǎn)的連線為坐標(biāo)軸X_w，最終砂輪相對(duì)于工件的位姿都轉(zhuǎn)換到此坐標(biāo)系下；設(shè)螺旋刃線上任意點(diǎn)為磨削點(diǎn)P₁；定義O_m-X_mY_mZ_m為后刀面坐標(biāo)系，其坐標(biāo)軸Z_m與坐標(biāo)軸Z_w平行，坐標(biāo)原點(diǎn)O_m與點(diǎn)P₁重合，坐標(biāo)軸X_m為平行于工件外輪廓切線。

設(shè)立銑刀半徑為R，點(diǎn)P₁到點(diǎn)O_w的軸向距離為L(zhǎng)_w，后刀面坐標(biāo)系相對(duì)于工件坐標(biāo)系的軸向旋轉(zhuǎn)角為砂輪軸矢量為F_g(砂輪大端圓心指向小端面圓心的矢量)，磨削點(diǎn)P₁指向砂輪大端圓心O_g的矢量為F_b，砂輪大端圓半徑為R_g。

則由工件坐標(biāo)系平移到后刀面坐標(biāo)系的變換矩陣M_w-m為：

由平移后的工件坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)到與后刀面坐標(biāo)系重合的變換矩陣為：