一种圆弧头立铣刀圆弧刃前刀面的磨削轨迹求解方法.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CN109702567A(43)申请公布日2019.05.03(21)申请号201910083555.X(22)申请日2019.01.29(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(72)发明人丁国富江磊马术文黎荣张潇然梁红琴(74)专利代理机构成都信博专利代理有限责任公司51200代理人舒启龙(51)Int.Cl.B24B3/02(2006.01)权利要求书4页说明书11页附图5页(54)发明名称一种圆弧头立铣刀圆弧刃前刀面的磨削轨迹求解方法(57)摘要一种圆弧头立铣刀圆弧刃前刀面的磨削轨迹求解方法，包括以下步骤：首先定义圆弧刃前刀面工艺特征，包括圆弧刃在磨削平面中的瞬时前刀面、切深磨削点轨迹曲线(同时约束圆弧前刀面的宽度和前角)；其次计算在瞬时前刀面中的砂轮磨削轨迹和姿态；最后经过空间坐标变换，得出砂轮实际加工轨迹。本发明针对整体立铣刀的圆弧刃前刀面磨削方法进行了深入研究，提出一套能满足光滑过渡、且能同时约束前角和宽度的圆弧前刀面磨削算法。根据仿真和加工结果表明该方法可以有效地用于刀具加工，证明了该磨削方法的准确性和可行性，为刀具的实际生产加工提供了理论参考。CN109702567ACN109702567A权利要求书1/4页1.一种圆弧头立铣刀圆弧刃前刀面的磨削轨迹求解方法，其特征在于，包括以下步骤：首先定义圆弧刃前刀面工艺特征，包括圆弧刃在磨削平面中的瞬时前刀面、圆弧坐标系、切深磨削点轨迹曲线(同时约束圆弧前刀面的宽度和前角)；其次计算在瞬时前刀面中的砂轮磨削轨迹和姿态；最后经过空间坐标变换，得出砂轮实际加工轨迹。2.根据权利要求1所述的一种圆弧头立铣刀圆弧刃前刀面的磨削轨迹求解方法，其特征在于：一、圆弧刃前刀面工艺特征定义圆弧刃前刀面的磨削工艺中，采用锥形砂轮进行磨削；建立工件坐标系O-XYZ，Z轴与刀具轴线一致；在确定刀刃曲线的情况下，通过宽度及前角对前刀面进行约束；在本方法中，给定任意圆弧刃曲线的刃线公式，均能计算相应的砂轮磨削轨迹姿态，因此将圆弧刃刃线视为已知曲线；磨削过程中砂轮与刀体之间呈空间位置关系，难以直接确定砂轮姿态，本方法将磨削过程投影至圆弧刃瞬时前刀面进行计算，并通过切深磨削点轨迹曲线约束磨削最低点；(1)圆弧刃瞬时前刀面是圆弧刃线所在的圆弧回转面被某一时刻刃线处磨削点P和刀具中心轴线所构成的平面所截而形成的二维平面，设为磨削点P处的回转角，即在XOY平面内，磨削点与X轴的夹角；瞬时前刀面会随着刃线处磨削点的移动而变化；(2)工件坐标系O-XYZ，Z轴与刀具轴线一致，XOY平面位于刀具周齿的端面位置；(3)在瞬时前刀面上建立圆弧坐标系Or-XrYrZr，坐标原点Or为该瞬时前刀面上圆弧刃的圆心点，其中Zr轴与刀具中心轴线平行，Xr轴在磨削点与刀具轴线构成的平面内指向径外；(4)砂轮在磨削临界位置时在刃线上的磨削点为临界刃线磨削点Pt，设磨削点Pt的纬度角为临界纬度角θt；(5)法截面坐标系On-XnYnZn，以刃线磨削点P点为原点On，Zn轴方向为刀刃曲线在P点处的切线方向，Xn轴在磨削点与刀具轴线构成的平面内指向径外(6)切深磨削点轨迹曲线是指砂轮磨削过程中在圆弧坐标系Or-XrYrZr下的径向最低切深位置的磨削点轨迹曲线，用于约束刀面宽度，在瞬时前刀面上对切深磨削点轨迹曲线进行定义，分为直线和圆弧两部分；定义纬度角θ为在XrOrZr平面内，磨削点与Xr轴的夹角；1)切深磨削点轨迹曲线直线段为砂轮的切入引导线，其末点与圆弧部分起点C0处重合并相切，即直线部分与Zr轴方向夹角为θ0，亦等于周齿锥度角κ；在坐标系Or-XrYrZr下，该段切深磨削点轨迹曲线方程为2)切深磨削点轨迹曲线圆弧段采用平面圆弧，圆心为圆弧坐标系原点，半径为r0，起点C0和末点C1的纬度角与圆弧刃线的起止纬度角相等，分别设为θ0和θ1；在坐标系Or-XrYrZr下，该段切深磨削点轨迹曲线方程为二、砂轮磨削轨迹计算2CN109702567A权利要求书2/4页为保证圆弧刃前刀面与周齿前刀面光滑连接，由临界纬度角θt将磨削过程分为切入和圆弧两部分，最低磨削点分别由切深磨削点轨迹曲线的两段进行约束；刃线处磨削点均用P表示，不同位置下标不同，设砂轮大端圆半径为Rg，圆弧刃半径为r；(1)临界纬度角计算设当砂轮位于临界位置，其临界砂轮大端圆心点为Ogt；此时砂轮与切深磨削点轨迹曲线相切于点C0，临界刃线磨削点Pt的纬度角即为临界纬度角θt；在该位置，圆弧坐标系Or-XrYrZr下的临界砂轮大端圆心点Ogt坐标值为设临界位置的刃线磨削点Pt坐标值为由于临界砂轮大端圆心点Ogt与临界刃线磨削点Pt之间的距离为Rg，则将式(3