[發明專利]一種專用高速整體式割膠刀具設計方法

有效

• 申請號: 202110356782.2
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113094828B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 顏培;馬彬鈃;焦黎;王西彬;顧慧卿;陳仕齊;滕龍龍;仇天陽;趙斌;劉志兵;周天豐;解麗靜;梁志強;沈文華
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;A01G23/12
• 代理公司: 石家莊德皓專利代理事務所(普通合伙) 13129
• 代理人: 楊瑞龍

1.一種專用高速整體式割膠刀具設計方法，其特征在于采用如下步驟：

①對整體式割膠銑刀(1)的切削刃線進行設計；

所述整體式割膠銑刀(1)包括銑刀頭(101)和刀桿(102)，所述刀桿(102)設置在刀柄(5)上；建立刀具坐標系O-X-Y-Z,回轉刀具的工作輪廓面均為回轉面，其表達式為：

r＝{f(u)cosψ,f(u)sinψ,g(u)} (一)

式(一)中，f(u)為回轉面的回轉半徑，ψ為f(u)與X軸正向的夾角；g(u)＝z，螺旋錐面的回轉面為：

式(二)中，為銑刀頭(101)錐面半錐角，P_z為錐面螺旋線導程；

刃線上半徑為f(u)的點的螺旋角β₀滿足如下關系：

則

②利用割膠去除量作為目標函數，獲得整體式割膠銑刀(1)的大端面半徑；所述步驟②大端面半徑獲取過程如下，整體式割膠銑刀(1)的割膠去除率為：

式(五)中，h為實際割膠寬度，為最大割膠深度，V_f為每分鐘進給量，為銑刀頭(101)的錐面半錐角；

整體式割膠銑刀(1)由起始位置1＇經過時間t運動至終點位置2＇時，對應的整體式割膠銑刀(1)的軸線走過的圓心角在水平面上的投影分量為θ，去除材料的體積為：

式(六)中，R為橡膠樹(3)的半徑，Ω為割面的螺旋角；

由V＝Qt，代入式(五)、式(六)中，得到

式(七)中，T為切割一周所需要的時間；

當整體式割膠銑刀(1)的大端面半徑為R_a時，對應的銑削面積為：

式(八)中，為每齒進給量，n為主軸轉速，Z_n為整體式割膠銑刀(1)的齒數；

當切削寬度從0到h變化時，對應的整體式割膠銑刀(1)橫截面半徑：

對應的銑削深度為：

故對應的銑削面積為：

則每齒切削體積為：

當確定實際割膠時割膠工況以及去除材料的體積，采用數值迭代的方法得到整體式割膠銑刀(1)的大端面半徑R_a；

③對整體式割膠銑刀(1)的切削特征角度進行設計；

隨著切削寬度的變化，工作前角γ_h的變化為：

式(十三)中，γ為前角；

工作后角α_h的變化為：

式(十四)中，α為后角。

2.根據權利要求1所述的一種專用高速整體式割膠刀具設計方法，其特征在于：所述銑刀頭(101)由銑刀頭前端面(101c)沿半錐角為的錐面，以錐面螺旋線旋轉形成錐面螺旋的切削刃(101a)和螺旋槽(101b)；所述銑刀頭前端面(101c)包含3條均勻分布的切削刃(101a)，所述切削刃(101a)的特征前角γ為基面(101e)與前刀面(101f)的夾角，其范圍為35°～40°；所述切削刃(101a)的特征后角α為切削平面(101d)與后刀面(101g)的夾角，其范圍為25°～30°；所述切削刃(101a)的特征楔角β為前刀面(101f)與后刀面(101g)的夾角，其范圍為20°～30°，且切削刃之間均以圓弧進行過渡。

3.根據權利要求1所述的一種專用高速整體式割膠刀具設計方法，其特征在于：所述刀桿(102)的軸線始終與橡膠樹(3)的軸線垂直且相交，所述銑刀頭(101)直接作用在橡膠樹(3)上。