[发明专利]复杂廓形螺旋面旋风包络铣削工艺的过切误差估算方法

说明书

本发明公开了一种复杂廓形螺旋面旋风包络铣削工艺的过切误差估算方法，其能够预测工件因过切产生的误差，从而保证最终产品的质量，其技术方案为：包括以下步骤：建立螺杆螺旋曲面的方程，得出螺杆与刀盘切触点P的坐标以及螺旋曲面在P点的法向量求得刀尖圆弧回转曲面在P点的法向量由和P点的坐标确定形成的误差平面Σ的方程，进而得到螺旋曲面、刀尖圆弧回转曲面与误差平面的相交截线Γ₁、Γ₂的方程；采用三次B样条曲线插补获得Γ₁和Γ₂的近似方程，进而求得Γ₁和Γ₂在切触点P处的曲率半径ρ₁和ρ₂；根据ρ₁，ρ₂和的夹角ξ求出误差值ε。

技术领域

本发明涉及旋风铣削误差估算技术领域，特别是涉及一种复杂廓形螺旋面旋风包络铣削工艺的过切误差估算方法。

背景技术

旋风铣削又称为螺纹旋风铣(thread whirling)，是一种用装在高速旋转刀盘上的多把刀具高速铣削螺纹的一种方法。此方法的加工效率高，且刀刃的回转面与工件接触线长，切削平稳，工件表面质量好，因此被广泛应用于异型螺杆和大长径比螺杆的制造。采用该方法加工螺杆时，一般使用成型刀具，即按照螺旋槽截形设计刀具廓形，从而利用刀具相对于工件的螺旋运动切出螺纹。

但是，当螺旋槽的廓型比较复杂时，采用成型刀加工螺旋面时刀具制作困难、成本较高。为了提高旋风铣削加工方法的柔性，人们研发了采用非成型刀包络加工螺旋面的方法。这种方法采用了标准刀片，克服了成型刀的缺点，非常适合复杂廓形螺杆的小批量生产。但旋风铣削中，采用包络法求解刀具轨迹时刀尖圆弧回转曲面在切触点处的实际法向量和满足空间啮合条件时其在切触点处的理论法向量之间存在夹角，所以不可避免地伴随着过切误差。现有技术中还没有对这一过切误差进行估算的技术手段。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种复杂廓形螺旋面旋风包络铣削工艺的过切误差估算方法，其能够预测工件因过切产生的误差，从而保证最终产品的质量；

进一步的，本发明采用下述技术方案：

复杂廓形螺旋面旋风包络铣削工艺的过切误差估算方法，包括以下步骤：

步骤1：建立螺杆螺旋曲面的方程，代入设定值得出螺杆与刀盘切触点P的坐标以及螺旋曲面在P点的法向量

步骤2：根据螺旋槽母线n的方程，得出螺杆轴截面内螺旋曲面的截线在P点的切向量进而得到螺杆轴截面内刀尖圆弧回转曲面的截线在P点的切向量

步骤3：建立刀尖圆弧回转曲面的方程，进而推导出螺杆轴截面内刀尖圆弧回转曲面截线的方程，求得刀尖圆弧回转曲面在P点的法向量

步骤4：由和P点的坐标确定形成的误差平面Σ的方程，进而得到螺旋曲面、刀尖圆弧回转曲面与误差平面的相交截线Γ₁、Γ₂的方程；

步骤5：采用三次B样条曲线插补获得Γ₁和Γ₂的近似方程，进而求得Γ₁和Γ₂在切触点P处的曲率半径ρ₁和ρ₂；

步骤6：在切触点P邻域内采用圆弧代替截线的方式，根据ρ₁，ρ₂和的夹角ξ求出误差值ε。

进一步的，所述步骤1的具体过程为：

建立螺杆坐标系o-xyz，由螺杆的螺旋参数p、螺旋槽母线n的方程，建立螺杆螺旋曲面在o-xyz下的方程H(w,β)如下：