[发明专利]一种球头铣刀立铣表面粗糙度快速建模方法

权利要求书

1.一种球头铣刀立铣表面粗糙度快速建模方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：

步骤1，切削力引起的动态位移较小，故忽略；

步骤2，简化铣刀和铣削过程；

步骤3，根据简化进行铣削过程离散，分析单元矩形限定区域表面形貌；

步骤4，根据单元矩形区域形貌建立空间直角坐标系，分析小单元矩形限定区域形貌；

步骤5，定义小单元矩形限定区域的算术平均中面方程；

步骤6，建立小单元矩形区域形貌的相关方程；

步骤7，计算小单元矩形区域表面算术平均偏差，得到球头铣刀的表面粗糙度模型。

2.根据权利要求1所述的一种球头铣刀立铣表面粗糙度快速建模方法，其特征在于，所述步骤1中，精铣获取最终表面时一般选择较小切削深度，切削力引起的动态位移较小，可以忽略。

3.根据权利要求1所述的一种球头铣刀立铣表面粗糙度快速建模方法，其特征在于，所述步骤2中，将球头铣刀的球头部分简化为一个半球，并设定初始相位差为0°，将刀具铣削过程简化为不同时刻刀具球头部分和工件的布尔减运算。

4.根据权利要求1所述的一种球头铣刀立铣表面粗糙度快速建模方法，其特征在于，所述步骤3中，以每齿进给量对应时间为间隔离散铣削过程，则铣削后表面形貌形成过程如图1(a)所示，粗线包围矩形区域为工件区域，每个圆表示铣刀球头部分在一个时刻的位置，在相邻两次进给上每四个相邻球面球心相连可构成一个单元矩形区域，每个单元矩形区域限定的表面形貌由四个相邻球面与工件的布尔减运算决定，每个单元矩形区域表面形貌相同。

5.根据权利要求1所述的一种球头铣刀立铣表面粗糙度快速建模方法，其特征在于，所述步骤4中，选择单元矩形限定区域对应的四个球面中的其中一个球面球心为原点建立空间直角坐标系，则被四个球心顺次相连所形成的一个单元矩形区域所限定的表面形貌在平面z＝0上的投影如图1(b)所示，其中，四个圆的半径均为刀具半径R。

6.根据权利要求1所述的一种球头铣刀立铣表面粗糙度快速建模方法，其特征在于，所述步骤5中，评定球头铣刀的表面粗糙度参数需要找到一个基准中线，将二维轮廓的算术平均中线概念延伸到三维空间，变成在取样区域内，算术平均中面的上下与形貌曲面包围封闭区域体积相等；

设定算术平均中面的方程为z＝-h；

其中，h为一个未知实数。

7.根据权利要求1所述的一种球头铣刀立铣表面粗糙度快速建模方法，其特征在于，所述步骤6中，单元矩形区域分为四个小单元，四个小单元对称，其中一个小单元的S_a可代表整个单元区域S_a；

选择图1(c)中一个小单元研究，算术平均中面上方是一个凸峰，下方是一个凹谷，凸峰体积等于凹谷体积。

球面方程为:

x²+y²+z²＝R² (1)

其中，x、y、z分别代表球面在建立的空间直角坐标系里的球面坐标值，S_a为表面算术平均偏差，R为球面半径；

算术平均中面方程为:

z＝-h (2)

球面在算术平均中面上投影面方程为:

x²+y²+h²＝R² (3)

一个小单元底面积

其中，f_z为每齿进给量，l为相邻两次进给的间距。