一种球头立铣刀端刃间隙磨削工艺的砂轮轨迹求解方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110355615A(43)申请公布日2019.10.22(21)申请号201910587987.4(22)申请日2019.07.02(71)申请人西南交通大学地址610031四川省成都市二环路北一段111号西南交通大学科技处申请人成都天佑创软科技有限公司(72)发明人丁国富罗斌江磊丁国华陈思远马术文梁红琴(74)专利代理机构成都信博专利代理有限责任公司51200代理人刘凯(51)Int.Cl.B24B1/00(2006.01)B24B3/02(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图4页(54)发明名称一种球头立铣刀端刃间隙磨削工艺的砂轮轨迹求解方法(57)摘要本发明提出一种球头立铣刀端刃间隙磨削工艺的砂轮轨迹求解方法，首先定义端刃间隙几何参数和砂轮磨削姿态，再计算磨削坐标系下的初始磨削轨迹及端刃间隙工艺磨削过程中添加各项工艺参数后的磨削轨迹，然后计算砂轮轴矢量，最后将磨削轨迹变换到工件坐标系下。本发明的磨削轨迹可去除端刃尖点，改善球头立铣刀端部回转形状，从而弥补球头立铣刀端刃工艺的不足；并可作为粗加工工艺减少后刀面磨削余量，达到保护工件和砂轮的目的。CN110355615ACN110355615A权利要求书1/3页1.一种球头立铣刀端刃间隙磨削工艺的砂轮轨迹求解方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：定义端刃间隙几何参数：将端刃间隙的外轮廓定义为磨削平面上的一段圆弧，设圆弧起点为P0，末点为P1，圆弧中心为Ob；(1)圆弧起点P0的位置通过起点半径R和起点长度L来约束，起点半径R定义为点P0到刀具回转体轴线方向的径向距离；起点长度L定义为点P0到球头顶点的轴向距离；(2)圆弧末点P1的位置通过末点半径r和末点长度l来约束，末点半径r定义为点P1到刀具回转体轴线方向的径向距离；末点长度l定义为点P1到球头顶点的轴向距离；(3)将圆弧起点P0的切线与刀具回转体轴线方向的夹角定义为初始切入角κ0；步骤2：定义砂轮磨削姿态：(1)磨削坐标系定义：以球头顶点为坐标系原点Od，以刀具回转体轴线方向为坐标系Zd轴，以球头刃线在球头顶点处的切线方向为Xd轴建立磨削坐标系Od-XdYdZd；(2)砂轮初始姿态定义：将各项工艺参数为0时的姿态定义为砂轮初始磨削姿态，在磨削过程中，砂轮中心点Og运动形成的轨迹即为砂轮磨削轨迹，其起点为Og0，末点为Og1；(3)工艺参数定义：以砂轮初始状态为基准，将磨削轨迹起点Og0沿着Yd轴正方形平移的距离定义为起点偏移距离ld0，将末点Og1沿着Yd轴正向偏移的距离定义为末点偏移距离ld1；将砂轮及磨削轨迹绕着Zd轴旋转的角度定义为砂轮回转角α；将砂轮及磨削轨迹绕着Xd旋转的角度定义为砂轮斜角β；步骤3：在磨削坐标系下计算磨削轨迹步骤31：计算初始磨削轨迹求解端刃间隙圆弧回转半径rb和点圆弧回转中心点Ob(xb,yb,zb)坐标的方程为：从而，端刃间隙圆弧回转半径rb的表达式为：端刃间隙回转中心点Ob的坐标为：初始磨削轨迹方程，即砂轮中心点Og(xg,yg,zg)的表达式为：式中，Rg为砂轮半径；θ为端刃圆弧回转角，作为自变量引入磨削轨迹方程，且θ的起始角2CN110355615A权利要求书2/3页度θ0＝κ0，终止角度θ1的计算式为：步骤32：计算添加各项工艺参数后的磨削轨迹将磨削轨迹在XdOdYd平面上的投影定义为一条直线，因此在起点和末点之间的偏移距离ld表达式为：添加起点偏移距离ld0和末点偏移距离ld1后，磨削轨迹方程变成以下形式：再计算添加砂轮回转角α和砂轮斜角β后的磨削轨迹方程，其表达式如下：步骤33：计算砂轮轴矢量初始姿态下，砂轮轴矢量为：添加工艺参数后，砂轮轴矢量的表达式变成如下形式：步骤4：将磨削轨迹变换到工件坐标系下工件坐标系下砂轮中心点O'g和砂轮轴矢量F'g的表达式为：O′g＝Rd-w·Og+Td-w(11)F′g＝Rd-w·Fg(12)式中，Rd-w和Td-w分别表示从磨削坐标系到工件坐标系的旋转矩阵，其表达式分别为：式中，表示球头顶点距刀刃曲线起点的回转角，其计算公式为：3CN110355615A权利要求书3/3页式中，z表示球头立铣刀刀刃总长度；Rw表示球头立铣刀回转半径。4CN110355615A说明书1/7页一种球头立铣刀端刃间隙磨削工艺的砂轮轨迹求解方法技术领域[0001]本发明涉及整体立铣刀加工技术领域，具体为一种球头立铣刀端刃间隙磨削工艺的砂轮轨迹求解方法。背景技术[0002]在加工两刃、三刃等刃数较少的球头立铣刀时，时常发现在球头后刀面和周刃螺旋槽衔接处向外凸出，形成端刃尖点。一旦端刃尖点最高点到回转轴的距离大于球头半径，球头部分在高速旋转时所形成的回转体形状将不再是规则的球形，从而