[发明专利]基于通用数控铣床的环面蜗轮滚刀CAD/CAM方法

摘要

本发明涉及一种基于四轴及四轴以上联动通用数控铣床的环面蜗轮滚刀CAD/CAM方法，属于环面蜗轮滚刀的设计和制造方法。利用环面蜗轮滚刀螺旋面和侧后角面成形原理，分别求得均布滚刀左右侧螺旋面、左右刃带终止线和左右侧后角面上的点族；将点族导入三维软件中拟合成滚刀左右侧螺旋面、左右刃带终止线和左右侧后角面；根据参数通过简单特征命令建立剩余曲面结构，得到完整的环面蜗轮滚刀三维模型。将模型导入四轴或四轴以上联动通用数控铣床系统中，仅通过粗铣、热处理和精铣三道工序实现滚刀自动化加工。简化了滚刀加工工艺，提高了滚刀制造精度。

主权项

1.基于通用数控铣床的环面蜗轮滚刀CAD/CAM方法，其特征在于，包括基于环面蜗轮滚刀CAD，利用环面蜗轮滚刀螺旋面成形原理，计算出均布于滚刀的左侧螺旋面点族(1)和右侧螺旋面点族(2)的三维坐标数据，根据给定刀齿排数、前刀面和刃带宽度，计算均布于各个刀齿的左侧刃带终止线点族(3)和右侧刃带终止线点族(4)的三维坐标数据，根据滚刀螺旋面导程角计算方法和采用车刀刀尖车削滚刀后角面的方法以及后角面角度，计算均布各个刀齿的左侧后角面点族(5)和右侧后角面点族(6)的三维坐标数据，将计算出滚刀的左侧螺旋面点族(1)和右侧螺旋面点族(2)的三维坐标数据、各个刀齿的左侧刃带终止线点族(3)和右侧刃带终止线点族(4)的三维坐标数据、刀齿左侧后角面点族(5)和侧后角面点族(6)的三维坐标数据导入三维建模软件中，分别拟合出滚刀的左侧螺旋面(7)和右侧螺旋面(8)、刀齿的左侧刃带终止线(9)和右侧刃带终止线(10)、刀齿的左侧后角面(11)和右侧后角面(12)，根据滚刀相关参数建立滚刀的齿顶圆环面(13)和齿根圆环面(14)、刀齿的前刀面(15)和后刀面(16)，通过前刀面(15)和左侧后角面(11)对左侧螺旋面(7)的剪切，得到刀齿的左侧刃带面(17)，通过前刀面(15)和右侧后角面(12)对右侧螺旋面(8)的剪切，得到刀齿的右侧刃带面(18)，将前刀面(15)向后刀面(16)的方向平移一个刃带宽的距离与齿顶圆环面(13)相交得到刀齿的顶部刃带终止线(19)，齿顶圆环面(13)位于前刀面(15)和顶部刃带终止线(19)之间的部分就是刀齿的顶部刃带面(20)，将齿顶圆环面(13)位于顶部刃带终止线(19)、左侧螺旋面(7)、右侧螺旋面(8)和后刀面(16)之间部分绕顶部刃带终止线(19)向齿根环面(14)转过一个后角面角度，即得到刀齿的顶部后角面(21)，这样，由前刀面(15)、左侧刃带面(17)、左侧后角面(11)、顶部刃带面(20)、顶部后角面(21)、右侧刃带面(18)、右侧后角面(12)和后刀面(16)围成了一个刀齿的三维实体模型，同理，可以得到其他刀齿的三维实体模型，从而得到滚刀的三维实体模型(22)；基于环面蜗轮滚刀CAM，将环面蜗轮滚刀三维实体模型(22)输入CAM软件中，基于K轴联动通用数控铣床，其中K为正整数，K的取值范围为4、5和6，给定刀齿的前刀面(15)、左侧刃带面(17)、右侧刃带面(18)和顶部刃带面(20)精加工余量L，其中L在0.05mm‑1.00mm范围内给定，编制数控铣削程序，在K轴联动通用数控铣床上对环面蜗轮滚刀粗加工，再对环面蜗轮滚刀热处理，按加工余量为零，编制数控程序，然后在K轴联动通用数控铣床上对环面蜗轮滚刀每个刀齿的前刀面(15)、左侧刃带面(17)、右侧刃带面(18)和顶部刃带面(20)精加工，即得到蜗轮滚刀成品。