[发明专利]一种钻尖直线刃后刀面磨削轨迹计算方法

说明书

本发明公开了一种钻尖直线刃后刀面磨削轨迹计算方法，具体为：首先，定义了钻尖直线刃后刀面的结构参数，建立钻尖直线刃线及后刀面的的数学模型；其次，定义了钻尖直线刃后刀面的坐标系和砂轮基准磨削姿态；在此基础上，采用坐标变换矩阵描述砂轮运动方式，借助于运动学原理推导了基于工件坐标系的砂轮磨削位置和姿态的计算方法。本发明计算方法具有结构参数适应性好、轨迹坐标精度高、砂轮姿态调整灵活等特点，并进行仿真加工验证，验证了算法的有效性。

技术领域

本发明属于钻头结构设计及数控磨削工艺技术领域，尤其涉及一种钻尖直线刃后刀面磨削轨迹计算方法。

背景技术

作为钻头至关重要的部分，钻尖在钻削加工过程中承担着主要的切削任务[1]。钻尖的几何结构特性对钻头的切削性能有很大的影响，其几何形状的微小改变可能引起钻头钻削性能的很大变化[2]。钻尖后刀面结构是通过在钻刃上磨削获得，使用不同的后角就得到不同的后刀面。当钻尖工作时每个后刀面都参与钻削过程，使得切屑受力方向不同而提高钻头的定心性能，钻头的整个钻心部分均起切削作用，具有该钻尖结构的钻头与普通钻头相比，可有效降低钻削轴向力[3]。

对于刀具后刀面及其对刀具性能的影响，许多学者进行了相关研究工作。如孙晓军等[4]提出了一种球头立铣刀后刀面加工算法，并进行了加工验证；高飞等[5]采用一种基于电火花线切割加工成形麻花钻锥面后刀面的新方法，通过电极丝代替砂轮实现麻花钻后刀面线切割成形加工，但是脉冲间隔的大小对线切割形成的后刀面粗糙度有影响，且无法进行对其准确控制；黄启峰等[6]研究高速钻削过程中后刀面磨损对轴向力的影响，随后刀面磨损增加轴向力信号上升，波动幅度较大；平均轴向力先以较快速度增大，而后缓慢增加，最后急剧增大；房晨等[7][8]利用三维软件建立了钻头模型，并利用锥面刃磨法对钻头后刀面磨削轨迹进行了研究，得出了不同后角对钻头的轴向力、钻削温度等钻削性能有着不同的影响；周焱强等[9]建立了钻头圆锥面后刀面的数学模型；张素燕等[10]推导后刀面形成过程中螺旋运动发生线的位置方程，建立了基于砂轮和钻头接触线的后刀面数学模型。虽然当前对麻花钻尖后刀面及立铣刀端齿后刀面的研究已较为成熟，但针对于钻尖后刀面工艺的磨削工艺中，尚存在磨削精度低和适应性不足等问题。

参考文献

[1]熊良山,师汉民,陈永洁.钻头与钻削研究的历史现状与发展趋势[J].工具技术,2005(08):11-14.

[2]王可,张善进,孙兴伟.麻花钻钻削工艺参数对钻削性能影响的研究[J].机械,2015,42(05):64-66.

[3]益.新钻尖形状[J].工具技术,1973(02):14-15.

[4]孙晓军,唐飞,王晓浩.基于五轴数控磨床的球头立铣刀后刀面加工算法的研究[J].机械工程师,2013(04):11-12.

[5]高飞,白海清,沈钰.麻花钻锥面后刀面线切割成形试验研究[J].机械设计与制造,2019(03):221-224.

[6]黄启锋,林有希,范宜鹏,郭丽花.高速钻削过程刀具后刀面磨损对轴向力的影响[J].兵器材料科学与工程,2018,41(06):6-9.

[7]房晨,戴俊平.标准麻花钻建模及锥面刃磨法的参数优化[J].机械工程师,2019(07):13-15.

[8]房晨,戴俊平.麻花钻钻尖几何参数对Ti6Al4V钛合金钻削性能的影响[J].工具技术,2019,53(09):83-86.

[9]周焱强,曾滔.曲线刃麻花钻数学模型的研究[J].工具技术,2020,54(02):46-49.

[10]张素燕,梁志强,王西彬,周天丰,焦黎,刘志兵,颜培.非共轴螺旋后刀面微钻的五轴联动刃磨方法及其钻削性能研究[J].机械工程学报,2018,54(19):204-211.