一种包络环面蜗轮滚刀的几何结构单齿等前角构建方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115510590A(43)申请公布日2022.12.23(21)申请号202211290102.2(22)申请日2022.10.21(71)申请人上海工程技术大学地址201620上海市松江区龙腾路333号(72)发明人杨杰赵康崔国华张振山滕兵岳义(74)专利代理机构上海伯瑞杰知识产权代理有限公司31227专利代理师吴泽群(51)Int.Cl.G06F30/17(2020.01)G06T17/00(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称一种包络环面蜗轮滚刀的几何结构单齿等前角构建方法(57)摘要本发明公开了一种包络环面蜗轮滚刀的几何结构单齿等前角构建方法，利用三维建模软件使得各刀齿前角处处相等，将每个刀齿的前刀面作为一个单独的自由曲面来设计，在该方法的基础上完成蜗轮滚刀的CAD建模，不仅简化了环面蜗轮滚刀的设计制造过程，更通过改善每个刀齿的前角，改善了滚刀整体的切削性能。CN115510590ACN115510590A权利要求书1/2页1.一种包络环面蜗轮滚刀的几何结构单齿等前角构建方法，该方法的执行基于CAD的三维建模环境，其特征在于，包括如下流程：A、求得滚刀左侧螺旋面上各环面螺旋线的点族，选取其中的k条螺旋线(1)，求一条空间曲线，且该空间曲线在左侧螺旋面上沿齿高方向延伸，并且在与各个环面螺旋线的交点满足两个约束条件：a、沿环面螺旋线的切向量与沿这条空间曲线的切向量之间的夹角为某一定值；b、这条空间曲线在该点处的曲率最小；将该空间曲线作为环面蜗轮滚刀的左侧切削刃曲线(2)；B、重复A步骤在右侧螺旋面得到另一条空间曲线作为环面蜗轮滚刀的右侧切削刃曲线(4)；C、左侧切削刃曲线(2)和左侧的齿根螺旋线(5)、齿顶螺旋线(6)相交，得到左下点和左上点，右侧切削刃曲线(4)和右侧的齿根螺旋线(5)、齿顶螺旋线(6)相交，得到右下点和右上点，将左上点和右上点相连，将左下点和右下点相连，分别拟合出顶刃曲线(7)和槽底曲线(8)，由左侧切削刃曲线(2)、右侧切削刃曲线(4)、顶刃曲线(7)和槽底曲线(8)拟合出单个刀齿的前刀面(9)，完成单个刀齿前刀面(9)的等前角构建。2.根据权利要求1所述的一种包络环面蜗轮滚刀的几何结构单齿等前角构建方法，其特征在于，还包括：D、左侧切削刃曲线(2)与各环面螺旋线的交点沿螺旋线方向移动(m/n)‑2个点的长度，得到位于各环面螺旋线上的k个点(10)，其中，m表示每条螺旋线上包含的等间距的点数量，n表示每条螺旋线上包含的完整刀齿数量；E、用移动后的k个点拟合得到后刀面左侧边线(11)，同理得到后刀面右侧边线(12)；F、取后刀面左侧边线(11)与左侧齿顶环面螺旋线的交点(13)，后刀面右侧边线(12)与右侧齿顶环面螺旋线的交点(14)，拟合得到后刀面的齿顶曲线(15)；G、取后刀面左侧边线(11)与左侧槽底螺旋线的交点(16)，右后刀面右侧边线(12)与右侧槽底螺旋线的交点(17)，拟合得到后刀面的槽底曲线(18)；H、由后刀面左侧边线(11)、后刀面右侧边线(12)、齿顶曲线(15)和槽底曲线(18)拟合出后刀面(19)，完成单个刀齿后刀面(19)的构建。3.根据权利要求2所述的一种包络环面蜗轮滚刀的几何结构单齿等前角构建方法，其特征在于，还包括：I、将计算出的滚刀左侧螺旋面点族和右侧螺旋面点族的三维坐标数据导入三维建模软件中，分别拟合出滚刀的左侧螺旋面(20)和右侧螺旋面(21)；J、由左右两侧齿顶环面螺旋线进行曲面放样，得到单个刀齿的齿顶面(22)，由左右两侧齿根环面螺旋线进行曲面放样，得到单个刀齿的槽底面(23)。4.根据权利要求3所述的一种包络环面蜗轮滚刀的几何结构单齿等前角构建方法，其特征在于，还包括：K、将前刀面(9)、后刀面(19)、左侧螺旋面(20)、右侧螺旋面(21)、齿顶面(22)、槽底面(23)全部导入三维建模软件中，由前刀面(9)、后刀面(19)、左侧螺旋面(20)、右侧螺旋面(21)、齿顶面(22)、槽底面(23)缝合成一个完整刀齿的三维实体模型。5.根据权利要求4所述的一种包络环面蜗轮滚刀的几何结构单齿等前角构建方法，其特征在于，还包括：2CN115510590A权利要求书2/2页L、选取构造的第一个刀齿前刀面左侧切削刃曲线与分度环面螺旋线的交点L1，将该交点沿螺旋线方向移动m/n个点的长度，得到第二个刀齿前刀面左侧切削刃曲线与分度环面螺旋线的交点L2，然后按照A‑C步骤，得到第二个刀齿的前刀面，完成第二个刀齿前刀面的等前角构建；M、将第一个刀齿后刀面左右侧边线上的点沿螺旋线方向移动m/n个点的长度，然后按照E‑H步骤，得到第二个刀齿的后刀面；N、按照I‑J步骤，完成第二个刀齿几何