一种平底锥度铣刀全刀刃侧刃精铣尼曼蜗轮齿面的算法.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CN110125490A(43)申请公布日2019.08.16(21)申请号201910413106.7(22)申请日2019.05.17(71)申请人淮阴工学院地址223005江苏省淮安市经济技术开发区枚乘路1号(72)发明人孙全平张政吴海兵(74)专利代理机构淮安市科文知识产权事务所32223代理人谢观素李锋(51)Int.Cl.B23F11/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种平底锥度铣刀全刀刃侧刃精铣尼曼蜗轮齿面的算法(57)摘要本发明公开了一种平底锥度铣刀全刀刃侧刃精铣尼曼蜗轮齿面的算法，包括以下步骤：(1)提取尼曼蜗轮齿面刀触点P1坐标及齿面刀触点P1处法向量；(2)计算刀触点P1处平底锥度立铣刀的刀轴矢量；(3)求解刀触点P1沿齿面法向量投影到刀轴上的投影点P1t；(4)求解点P1t沿刀轴矢量的负方向投影到刀具底面的刀位点C0；(5)计算尼曼蜗轮齿面每个刀触点的刀轴矢量和刀位点；(6)刀具干涉检查及处理；操作完成。本发明能有效提高刀具的使用寿命；并提高零件加工的精度、速度和稳定性。CN110125490ACN110125490A权利要求书1/2页1.一种平底锥度铣刀全刀刃侧刃精铣尼曼蜗轮齿面的算法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：提取尼曼蜗轮齿面刀触点P1坐标及齿面刀触点P1处法向量：利用三维CAD软件，提取蜗轮齿面刀触点P1的坐标：(xn、yn、zn)以及P1刀触点处的齿面法向量步骤二：计算刀触点P1处平底锥度立铣刀的刀轴矢量结合刀触点P1齿面法向量和+Z2轴单位向量计算出P1刀触点处平底锥度立铣刀的刀轴矢量步骤三：求解刀触点P1沿齿面法向量投影到刀轴上的投影点P1t：结合刀触点P1齿面法向量和刀触点P1坐标(xn、yn、zn)计算出刀触点P1沿齿面法向量投影到刀轴上的投影点P1t坐标(x1t、y1t、z1t)；步骤四：求解点P1t沿刀轴矢量的负方向投影到刀具底面的刀位点C0：利用投影点P1t坐标(x1t、y1t、z1t)求解出P1t沿刀轴矢量的负方向投影到刀具底面的刀位点C0坐标(x、y、z)，即C0为刀触点P1的刀位点；步骤五：计算尼曼蜗轮齿面每个刀触点的刀轴矢量和刀位点：通过上述算法依次求得尼曼蜗轮齿面每个刀触点的刀轴矢量和刀位点生成齿面加工的刀位文件；步骤六：刀具干涉检查及处理；操作完成。2.根据权利要求1所述的一种平底锥度铣刀全刀刃侧刃精铣尼曼蜗轮齿面的算法，其特征在于：所述的步骤二中，过刀触点P1的刀具锥面母线时刻平行于蜗轮端面，故母线矢量由步骤一中已知的刀触点P1齿面法向量与+Z2轴单位向量叉乘得出，则有：根据母线矢量、刀触点P1齿面法向量、刀具半锥角可求得刀触点P1处刀轴矢量的分量如下：式中，Δ为刀具的半锥角。3.根据权利要求1所述的一种平底锥度铣刀全刀刃侧刃精铣尼曼蜗轮齿面的算法，其特征在于：所述的步骤三中，需要先将离散点P1沿齿面法向量投影到刀轴上，得到投影点P1t；将步骤一中已知的刀触点P1坐标(xn、yn、zn)和刀触点P1齿面法向量带2CN110125490A权利要求书2/2页入下式中求解出投影点P1t的坐标，计算公式如下所示：上式中，x1t、y1t、z1t为投影点坐标，xn、yn、zn为刀触点坐标，dev表示刀触点沿齿面法向量投影到刀轴上的距离，其计算公式如下：上式中，LS为刀刃长度，gap为刀具实际切削刀刃在整个刀刃首尾的余量，NS为刀路数量，kd表示第几行刀轨，D为刀具直径。4.根据权利要求1或3其任一项所述的一种平底锥度铣刀全刀刃侧刃精铣尼曼蜗轮齿面的算法，其特征在于：所述的步骤4，需要将步骤三求解出的投影点P1t的坐标带入下式，可得刀触点P1的刀位点C0坐标：式中，x、y、z为刀位点坐标，x1t、y1t、z1t为投影点坐标，LS为刀刃长度，gap为刀具实际切削刀刃在整个刀刃首尾的余量，NS为刀路数量，kd表示第几行刀轨，D为刀具直径。5.根据权利要求1所述的一种平底锥度铣刀全刀刃侧刃精铣尼曼蜗轮齿面的算法，其特征在于：所述步骤六的干涉检查时，因蜗轮齿槽有两个齿面，加工一个齿面时刀具端面可能会与另一齿面产生干涉，通过下式对刀具进行干涉检查：式中，为另一齿面上点的坐标向量，为刀位点坐标向量，为刀轴矢量，r为刀具半径；若计算结果满足上式，则不存在刀具端面干涉；若计算结果不满足上式，则存在刀具端面干涉，可选择半径较小的刀具消除干涉。3CN110125490A说明书1/5页一种平底锥度铣刀全刀刃侧刃精铣尼曼蜗轮齿面的算法技术领域[0001]本发明属于CAM技术领域，具体涉及一种平底锥度铣刀全刀刃侧刃精铣尼曼蜗轮齿面的算法。背景技术[0002]随着CAD和CAM的进步，复杂曲