[发明专利]球头刀变刀轴方向控制刀具磨损的多轴加工方法

摘要

本发明公开了一种球头刀变刀轴方向控制刀具磨损的多轴加工方法，用于解决现有多轴加工方法刀具浪费严重的技术问题。技术方案是首先建立球头刀与工件接触区域和刀轴方向之间的关系；再根据刀具磨损速率确定每一个刀具倾角对应的切削刃的寿命，计算每把刀所能加工曲面的最长轨迹；最后通过所得到的切削刃寿命，计算实际加工中刀轴方向变化点，并计算一把刀具可以加工曲面的数量。本发明通过改变刀轴方向，充分利用球头刀的各部分刀刃区域进行加工，减少了球头刀因局部磨损而造成的失效，从而提高了刀具的使用寿命。

主权项

1.一种球头刀变刀轴方向控制刀具磨损的多轴加工方法，其特征在于包括以下步骤：第一步、建立球头刀与工件接触区域和刀轴方向之间的关系，确定给定的切削深度和刀轴方向下，球头刀参与切削的切削刃长度；第二步、根据刀具磨损速率确定每一个刀具倾角对应的切削刃的寿命，计算每把刀所能加工曲面的最长轨迹；对于球头刀球头部分的刀刃，在相同的主轴转速下，切削刃不同区域的切削速度不同，即刀尖处切削速度为零，沿刀刃方向逐步增大，到圆柱刀刃处达到最大，切削速度Vg表达为：其中，n为主轴转速，r为刀具半径，g表示切削刃到刀尖的轴向距离；针对特定的刀具和工件，刀具使用寿命Tt表示为：其中，V为切削速度，fz为每齿进给率，Ct,p和q为给定材料的刀具和工件的常数；采用公式(3)计算刀具磨损率vVB；根据公式(3)计算出球头刀上不同切削刃位置的最大切削长度lmax，如公式(4)所示，其中，Z表示刀齿数量；l＝nZfzTt             (4)得到球头刀所有部分都参加切削时的最大切削长度Lmax，如公式(5)所示：其中，mc表示刀轴总的变换次数；第三步、通过第二步计算所得到的切削刃寿命，计算实际加工中刀轴方向变化点，并计算一把刀具加工曲面的数量；在实际加工时，根据第二步公式(3)计算每个刀轴方向对应的切削轨迹的长度，确定每个加工区域的刀轴方向，进而确定刀轴的变化点；根据待加工区域确定球头刀加工的刀具轨迹以及公式(5)计算球头刀所能切削的最长轨迹；在规划球头刀加工的刀具轨迹时，采用等残留高度或等参数线法规划切触点轨迹，并计算出切削轨迹的总长度ltp；由此，一把刀具可以加工的曲面数量的计算方法如公式(6)所示：刀具与被加工表面法线方向的夹角为10°～80°。