[发明专利]一种车外圆仿生刀具

摘要

本发明公开了一种车外圆仿生刀具，其特征是仿生刀具的刀头部分为河狸门牙的仿生形状。本发明仿生刀具改变了传统刀具的切削刃直线和后刀面平面型设计，使其在使用过程中能够获得最低的切削阻力及较高的使用寿命。

主权项

一种车外圆仿生刀具，其特征是所述仿生刀具的刀头部分为河狸门牙的仿生形状；所述仿生刀具的刀头的部分具有前刀面(1)、主后刀面(2)和副后刀面(3)，以及处在所述前刀面(1)与主后刀面(2)之间的主切削刃(4)、处在所述前刀面(1)与副后刀面(3)之间的副切削刃(5)，所述前刀面(1)与主后刀面(2)以及副后刀面(3)之间共同形成的交点为刀尖点(6)；其特征是：所述主切削刃(4)和副切削刃(5)的曲线形状按式(1)表征：$\begin{array}{c}{y}_1=0.0219-0.6758x_1+1.0193x_1^2-0.7976x_1^3+0.3143x_1^4\\ -0.057{1x}_1^5+0.0039x_1^6\end{array}---\left(2\right)$将所述仿生刀具的主切削刃(4)和副切削刃(5)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(4)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(4)和副切削刃(5)在刀具基面Pr面上投影的X轴的坐标值；y₁是主切削刃(4)和副切削刃(5)在刀具基面Pr面上投影的Y轴的坐标值；所述仿生刀具的主后刀面(2)和副后刀面(3)的纵向曲线按式(2)表征：$\begin{array}{c}{y}_2=0.0071x_2^4-0.1402x_2^{3.5}+1.1598x_2^3-5.2390x_2^{2.5}+13.9423x_2^2-22.0335x_2^{1.5}\\ +19.3451x_2-1.2442x_2^{0.5}+1.38212\×{10}^{-6}\end{array}---\left(2\right)$所述仿生刀具的主后刀面(2)和副后刀面(3)的纵向曲线是指所述主后刀面(2)和副后刀面(3)在刀具正交平面Po面内形成的纵向剖面线；在刀具正交平面Po面上定义X₂O₂Y₂坐标系，所述X₂O₂Y₂坐标系是以主切削刃(4)、副切削刃(5)与正交平面Po面的交点为原点，在正交平面Po面内以刀具的切削速度Vc向的反方向为X₂轴方向，以垂直于切削速度Vc的方向为Y₂轴方向；则式(2)中：x₂是主后刀面(2)和副后刀面(3)上纵向剖面线在正交平面Po面上投影的X₂轴坐标值；y₂是主后刀面(2)和副后刀面(3)上纵向剖面线在正交平面Po面上投影的Y₂轴坐标值；所述仿生刀具的主后刀面(2)和副后刀面(3)的横向曲线按式(3)表征：$y_3=0.0026x_3^6+0.0032x_3^5-0.0248x_3^4-0.0210x_3^3+0.1849x_3^3+0.2242x_3+0.0175---\left(3\right)$所述仿生刀具的主后刀面(2)和副后刀面(3)的横向曲线是指所述主后刀面(2)和副后刀面(3)在平行于刀具基面Pr面并通过刀尖点的横向剖面内形成的横向剖面线；在所述横向剖面上定义X₃O₃Y₃坐标系，所述X₃O₃Y₃坐标系是以刀尖点与横向剖面的交点为原点，以刀具的进给方向V_f向为X轴，以刀具基面Pr面内垂直于进给方向V_f向的刀具的切削深度方向为Y轴方向；则式(3)中：x₃是主后刀面(2)和副后刀面(3)上横向剖面线在横向剖面上投影的X₃轴坐标值；y₃是主后刀面(2)和副后刀面(3)上横向剖面线在横向剖面上投影的Y₃轴坐标值；所述河狸门牙的仿生形状是按如下步骤获得：步骤一、通过激光扫描提取河狸门牙的三维云图，获得其表面几何信息的点云数据，对得到的点云数据按设定的方式进行过滤后导出生成ASCⅡ码格式的文件，并以NURBS曲面为基础构造曲面；在所述基础构造曲面上构造拓扑矩形网格，交互定义特征线，利用矩形数据网格构造出河狸门牙三维曲面模型；步骤二、在所述河狸门牙三维曲面模型上，确定河狸门牙前刀面、河狸门牙主后刀面、河狸门牙副后刀面、河狸门牙主切削刃以及河狸门牙副切削刃，并将所述河狸门牙主切削刃以及河狸门牙副切削刃在河狸门牙的基面上投影，得到投影曲线，对所述投影曲线进行拟合得到河狸门牙切削刃曲线拟合方程如式(1)；将河狸门牙主后刀面和河狸门牙副后刀面在河狸门牙的正交平面以及垂直于正交平面并平行于基面的横向平面上投影，分别得到河狸门牙主后刀面和河狸门牙副后刀面的纵向和横向投影曲线，对所述纵向和横向投影曲线分别进行拟合得到河狸门牙主后刀面和河狸门牙副后刀面的纵向曲线拟合方程如式(2)、以及得到河狸门牙主后刀面和河狸门牙副后刀面的横向曲线拟合方程如式(3)。