[发明专利]一种车外圆仿生刀具

说明书

本申请是申请号为2013104888826，申请日为2013年10月18日，发明名称为一种车外圆仿生刀具及其设计方法，申请人为安徽大学的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种车外圆仿生刀具及设计方法，更具体地说是仿河狸门牙形貌特征的仿生刀及其设计方法。

背景技术

在对各种工件材料进行切削加工过程中，优化刀具几何形状，减少被切削材料对刀具的磨损，降低切削阻力，提高切削效率，增加刀具的使用寿命，降低生产成本，是人们十分关注的问题。

现代仿生学研究表明，许多动物经过长期的进化，其牙齿、爪趾和体表等部位逐步形成了特殊的几何形状，具有优良的生物力学功能，具体表现为动物牙齿的咬颌能力较强，且牙齿的寿命一般也较长，因此，根据仿生原理对刀具几何参数进行优化以提高刀具的使用寿命具有积极的意义。目前，传统刀具的切削刃曲线大都为直线型，其后刀面也为平面，而刀具的切削刃形状影响着刀具的切削效率，后刀面形状也对已加工表面的质量和刀具的使用寿命有着重要影响。

发明内容：

本发明是为进一步提高刀具的切削效率和使用寿命，提供一种车外圆仿生刀具及其设计方法。通过对仿生对象河狸门牙切削刃曲线进行提取，并进行拟合得到切削刃曲线拟合方程，将拟合方程应用于仿生刀具的切削刃设计；通过对仿生对象河狸门牙纵向特征曲线和横向特征曲线进行提取，对其分别进行拟合得到纵向特征曲线拟合方程和横向特征曲线拟合方程，将纵向特征曲线拟合方程和横向特征曲线拟合方程应用到仿生刀具的刀面设计。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明车外圆仿生刀具的结构特点是所述仿生刀具的刀头部分为河狸门牙的仿生形状。

本发明车外圆仿生刀具的刀头的部分具有前刀面、主后刀面和副后刀面，以及处在所述前刀面与主后刀面之间的主切削刃、处在所述前刀面与副后刀面之间的副切削刃，所述前刀面与主后刀面以及副后刀面之间共同形成的交点为刀尖点；其特点是：

所述主切削刃和副切削刃的曲线形状按式(1)表征：

y1=0.0219-0.6758x1+1.0193x12-0.7976x13+0.3143x14-0.0571x15+0.0039x16---(1)]]>

将所述仿生刀具的主切削刃和副切削刃在刀具基面Pr面上形成投影，并在刀具基面Pr面上定义X₁O₁Y₁坐标系，所述X₁O₁Y₁坐标系是以所述投影中主切削刃的起始点为原点，以仿生刀具的进给方向V_f向为X轴，以仿生刀具基面Pr面内垂直于进给方向V_f向的刀具切削深度方向为Y轴方向；则式(1)中：

x₁是主切削刃和副切削刃在刀具基面Pr面上投影的X轴的坐标值；

y₁是主切削刃和副切削刃在刀具基面Pr面上投影的Y轴的坐标值；