[发明专利]圆弧端齿立铣刀环形端齿刃线的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及刃具制造领域，特别是一种用于数控机床加工的圆弧头立铣刀的圆弧刃线造型方法。

背景技术

圆弧头立铣刀是数控机床加工曲面的一种常用新型结构刀具，在模具制造、汽车制造、航天航空、电子通讯产品制造等行业有着广泛应用。在圆弧头立铣刀的设计和制造中，刀刃曲线的设计和刃磨加工至关重要，因为刀刃不仅决定了刀具的外形，从而决定加工表面的形状(成形加工时)，而且对刀具切削性能、加工质量起着重要作用。在传统环形端齿立铣刀的磨削制造中，由于没有理论环形刃线模型的引导，环形端齿前刀面往往采用直接砂轮进刀的方式形成，容易产生干涉，在环形刃上形成缺口；在后刀面的刃磨中，环形刃后刀面与周刃后刀面的光滑过渡也很难得到保证。

发明内容

鉴于现有技术的缺点，本发明的目的是本发明建立了一种立铣刀端齿直线刃线及环形刃线的建模方法，用来建立环形立铣刀的数学模型及控制加工。

本发明的目的是通过如下手段实现的：

圆弧端齿立铣刀环形端齿刃线的形成方法，刀具制造单元根据数据控制单元建立的数学模型和输出的参数数据加工成型圆弧端齿立铣刀，其环形端齿刃线成型中，数据控制单元采用如下的步骤建立数学模型和输出的参数数据：

1)输入环形刀基本设计参数；

2)建立端齿刃线数学模型；

3)建立环形刃线数学模型，包括顺序执行以下步骤：求解周齿刃线末端切线方程；求解直线刃延长线与周齿刃线末端切线的交点；确定过直线刃及周齿刃线末端切线平面；平面与环面求交生成环形刃线；

4)环形刃线参数数据的输出。

采用本发明的方法，完善了圆弧端齿立铣刀环形端齿刃线的形成方法，包括端齿直线刃和环形刃。端齿直线刃保证了立铣刀端齿齿偏中心量、齿过中心量及内倾角，环形刃线采用平面曲线，且使其与直线刃和周齿刃线均光滑连接。本发明还考虑了圆弧头立铣刀端齿过中心量，齿偏中心量及内倾角，以及环形刃曲线与直线刃和周齿刃线的光滑连接，为圆弧端齿立铣刀的数字化设计与制造提供了理论基础。

附图说明如下：

图1为本发明的总体结构流程图。

图2为端齿直线刃设计示意图。其中2a为端齿直线刃左视图2b为端齿直线刃主视图，2c为理论端齿直线刃与实际端齿直线刃关系的局部放大图。

图3为环形刃线形成原理示意图。

图4为端齿刃线实例图。其中4a为端齿直线刃左视图，端齿直线中具有内倾角4b为端齿直线刃主视图，直线刃具有齿偏中心量和齿过中心量，4c为端齿环形刃刃与直线刃及周齿刃线光滑连接的示意图。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的总体结构流程，主要包括四个步骤：

1.选定环形刀基本设计参数：刀具直径、刃长、螺旋角、周齿锥角、端齿内倾角、齿偏中心量、齿过中心量等。

2.根据环形刀基本设计参数建立端齿直线刃的数学模型，包括坐标系的变换和直线刃实际内倾直线刃数学建模；

3.建立环形刃线的数学模型，包括通过求解周齿刃线末端切线方程和求解直线刃延长线与周齿刃线末端切线的交点，以及确定过直线刃及周齿刃线末端切线平面，最终形成平面与环面求交生成环形刃线，实现环形刃线与直线刃和周齿螺旋刃的光滑过渡；

4.将获得的环形刃线模型输出给刀具几何造型系统可支持刀具的几何建模，将其输出给刀具磨削仿真系统和刀具制造系统，有助于提高环形刀的加工质量。

其具体处理为：

输入选定的刀具直径和螺旋角，可建立如附图2所示的坐标系O_r-X_rY_rZ_r与局部坐标系O_l-X_lY_lZ_l，两坐标系原点重合，且Z_l轴与Z_r轴重合，X_l轴与X_r轴夹角为

附图2a中所示，端齿直线刃具有内倾角η，其端点K的位置见图2c。

附图2b中，端齿直线刃具有齿偏中心量h。