[发明专利]立铣刀周刃前刀面螺旋曲面参数化数学模型构建方法

说明书

本发明提供了一种立铣刀周刃前刀面螺旋曲面参数化数学模型构建方法，属于机械加工技术领域，包括以下步骤：建立刃磨整体硬质合金立铣刀圆周刃前刀面螺旋面坐标系；建立砂轮相对于立铣刀相对位移函数表达式；建立砂轮廓形参数方程；建立砂轮相对于立铣刀运动形成的曲面族方程；建立整体硬质合金立铣刀圆周刃前刀面螺旋面参数化数学模型。该模型解决了复杂刀具复杂螺旋面工程曲面数字化设计、制造过程中曲面形状信息不能共享的技术瓶径，解决了复杂槽型结构整体硬质合金立铣刀螺旋面磨削工艺中砂轮修形等关键技术。

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种立铣刀周刃前刀面螺旋曲面参数化数学模型构建方法。

背景技术

应用整体硬质合金立铣刀铣削加工是目前广泛使用的切削加工方法，螺旋刃是整体硬质合金立铣刀结构的典型特征。整体硬质合金立铣刀周刃螺旋曲面前刀面形状对刀具切削性能影响巨大，也是高精度、高性能刀具设计、制造的关键。立铣刀周刃前刀面螺旋曲面建模方法、曲面通用数学模型及数学模型表达形式是曲面数字化设计、制造技术的关键。

目前，绝大多数螺旋曲面数学模型建立方法并不考虑螺旋面的制造方法、工具相对螺旋面展成运动、工具形状以及工具与螺旋面之间的相对位置等信息，导致螺旋曲面形状信息在刀具设计、制造一体化技术中不能实现共享的致命缺陷，因此，传统螺旋曲面建模方法及通用数学模型不适用于现代立铣刀等复杂刀具的数字化设计、制造技术当中。

实施例针对整体硬质合金立铣刀等复杂刀具结构中螺旋面传统数学模型不包含曲面制造信息，导致在刀具设计、制造一体化技术中螺旋曲面形状信息传递不畅通的致命缺陷，旨在提出一种基于磨削制造方法的整体硬质合金立铣刀周刃前刀面螺旋曲面建模方法，并基于曲面族包络原理建立立铣刀周刃螺旋曲面前刀面参数化数学模型，解决复杂刀具复杂螺旋面工程曲面数字化设计、制造过程中信息不能共享的技术瓶径。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种立铣刀周刃前刀面螺旋曲面参数化数学模型构建方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

立铣刀周刃前刀面螺旋曲面参数化数学模型构建方法，包括以下步骤：

建立刃磨整体硬质合金立铣刀圆周刃前刀面螺旋面坐标系；

建立砂轮相对于立铣刀相对位移函数表达式；

建立所述砂轮廓形参数方程；

建立所述砂轮相对于所述立铣刀运动形成的曲面族方程；

建立所述整体硬质合金立铣刀圆周刃前刀面螺旋面参数化数学模型。

优选地，建立刃磨整体硬质合金立铣刀圆周刃前刀面螺旋面坐标系；

动坐标系o₁-x₁y₁z₁与所述砂轮固联在一起，固定坐标系o-x y z与所述立铣刀固联在一起；

其中，所述砂轮的轴线与z₁轴重合，所述立铣刀的轴线与z轴重合，z₁轴与z轴之间的距离为A，所述砂轮小端面圆心与坐标原点o₁重合；初始时刻，z轴和z₁轴之间夹角为始终为β，即为加工螺旋面的螺旋升角，β由机床结构调整后实现，动坐标系o₁-x₁y₁z₁绕z轴逆时针旋转，同时沿平行于z轴方向作直线运动；t时刻，x₁轴相对初始位置转角为φ，x₁轴与x轴沿z轴方向运动的距离为s(φ)；

P点是t时刻z₁＝δ平面内所述砂轮截面圆曲线与所述立铣刀前刀面的瞬时接触点，δ为所述砂轮截面圆距所述砂轮底面的距离。