專(zhuān)利名稱(chēng)：圓弧端齒立銑刀環(huán)形端齒刃線的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及刃具制造領(lǐng)域，特別是一種用于數(shù)控機(jī)床加工的圓弧頭立銑刀的圓弧刃線造型方法。
背景技術(shù)：
圓弧頭立銑刀是數(shù)控機(jī)床加工曲面的一種常用新型結(jié)構(gòu)刀具，在模具制造、汽車(chē)制造、航天航空、電子通訊產(chǎn)品制造等行業(yè)有著廣泛應(yīng)用。在圓弧頭立銑刀的設(shè)計(jì)和制造中，刀刃曲線的設(shè)計(jì)和刃磨加工至關(guān)重要，因?yàn)榈度胁粌H決定了刀具的外形，從而決定加工表面的形狀(成形加工時(shí))，而且對(duì)刀具切削性能、加工質(zhì)量起著重要作用。在傳統(tǒng)環(huán)形端齒立銑刀的磨削制造中，由于沒(méi)有理論環(huán)形刃線模型的引導(dǎo)，環(huán)形端齒前刀面往往采用直接砂輪進(jìn)刀的方式形成，容易產(chǎn)生干涉，在環(huán)形刃上形成缺口 ；在后刀面的刃磨中，環(huán)形刃后刀面與周刃后刀面的光滑過(guò)渡也很難得到保證。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是本發(fā)明建立了一種立銑刀端齒直線刃線及環(huán)形刃線的建模方法，用來(lái)建立環(huán)形立銑刀的數(shù)學(xué)模型及控制加工。本發(fā)明的目的是通過(guò)如下手段實(shí)現(xiàn)的圓弧端齒立銑刀環(huán)形端齒刃線的形成方法，刀具制造單元根據(jù)數(shù)據(jù)控制單元建立的數(shù)學(xué)模型和輸出的參數(shù)數(shù)據(jù)加工成型圓弧端齒立銑刀，其環(huán)形端齒刃線成型中，數(shù)據(jù)控制單元采用如下的步驟建立數(shù)學(xué)模型和輸出的參數(shù)數(shù)據(jù)1)輸入環(huán)形刀基本設(shè)計(jì)參數(shù)；2)建立端齒刃線數(shù)學(xué)模型；3)建立環(huán)形刃線數(shù)學(xué)模型，包括順序執(zhí)行以下步驟求解周齒刃線末端切線方程；求解直線刃延長(zhǎng)線與周齒刃線末端切線的交點(diǎn)；確定過(guò)直線刃及周齒刃線末端切線平面；平面與環(huán)面求交生成環(huán)形刃線；4)環(huán)形刃線參數(shù)數(shù)據(jù)的輸出。采用本發(fā)明的方法，完善了圓弧端齒立銑刀環(huán)形端齒刃線的形成方法，包括端齒直線刃和環(huán)形刃。端齒直線刃保證了立銑刀端齒齒偏中心量、齒過(guò)中心量及內(nèi)傾角，環(huán)形刃線采用平面曲線，且使其與直線刃和周齒刃線均光滑連接。本發(fā)明還考慮了圓弧頭立銑刀端齒過(guò)中心量，齒偏中心量及內(nèi)傾角，以及環(huán)形刃曲線與直線刃和周齒刃線的光滑連接，為圓弧端齒立銑刀的數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造提供了理論基礎(chǔ)。


如下圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)流程圖。圖2為端齒直線刃設(shè)計(jì)示意圖。其中加為端齒直線刃左視圖2b為端齒直線刃主視圖，2c為理論端齒直線刃與實(shí)際端齒直線刃關(guān)系的局部放大圖。圖3為環(huán)形刃線形成原理示意圖。
圖4為端齒刃線實(shí)例圖。其中如為端齒直線刃左視圖，端齒直線中具有內(nèi)傾角4b 為端齒直線刃主視圖，直線刃具有齒偏中心量和齒過(guò)中心量，4c為端齒環(huán)形刃刃與直線刃及周齒刃線光滑連接的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)流程，主要包括四個(gè)步驟1.選定環(huán)形刀基本設(shè)計(jì)參數(shù)刀具直徑、刃長(zhǎng)、螺旋角、周齒錐角、端齒內(nèi)傾角、齒偏中心量、齒過(guò)中心量等。2.根據(jù)環(huán)形刀基本設(shè)計(jì)參數(shù)建立端齒直線刃的數(shù)學(xué)模型，包括坐標(biāo)系的變換和直線刃實(shí)際內(nèi)傾直線刃數(shù)學(xué)建模；3.建立環(huán)形刃線的數(shù)學(xué)模型，包括通過(guò)求解周齒刃線末端切線方程和求解直線刃延長(zhǎng)線與周齒刃線末端切線的交點(diǎn)，以及確定過(guò)直線刃及周齒刃線末端切線平面，最終形成平面與環(huán)面求交生成環(huán)形刃線，實(shí)現(xiàn)環(huán)形刃線與直線刃和周齒螺旋刃的光滑過(guò)渡；4.將獲得的環(huán)形刃線模型輸出給刀具幾何造型系統(tǒng)可支持刀具的幾何建模，將其輸出給刀具磨削仿真系統(tǒng)和刀具制造系統(tǒng)，有助于提高環(huán)形刀的加工質(zhì)量。其具體處理為輸入選定的刀具直徑和螺旋角，可建立如附圖2所示的坐標(biāo)系A(chǔ)-XJJ^與局部坐標(biāo)系O1-X1Y1Z1,兩坐標(biāo)系原點(diǎn)重合，且\軸與4軸重合，&軸與\軸夾角為代。附圖加中所示，端齒直線刃具有內(nèi)傾角η，其端點(diǎn)K的位置見(jiàn)圖2c。附圖2b中，端齒直線刃具有齒偏中心量h。附圖2c圖中所示虛線為理論內(nèi)傾刃線(1)，但由于齒偏中心量h的存在，實(shí)際內(nèi)傾直線刃(2)不可能與理論內(nèi)傾刃線相符，因此在直線刃的設(shè)計(jì)中，為保證其內(nèi)傾角度，使內(nèi)傾直線刃過(guò)位于理論內(nèi)錐面(3)與環(huán)形面(4)相接圓上的點(diǎn)J，且與^C1OJ1平面平行并在 X1OJ1平面的投影線與&軸夾角為理論內(nèi)傾角η。根據(jù)幾何關(guān)系，得到在坐標(biāo)系A(chǔ)-XJJ^中點(diǎn)J、K的坐標(biāo)值為
Xjr = J(X0r -re sin")2 -h2 coscpr-hsincpr
<yJr = ](x0r-resin”y -h2 sin + Λ cos zJr = re cos η
xKr =-Zzsin^r
<yKr=hcoscpr
zKr = re cos η - ^j(x0r - re sin η)2 - h2 tan η從而得到在坐標(biāo)系A(chǔ)-XJJ^中內(nèi)傾刃線L1的方程及單位矢量為
權(quán)利要求
1.圓弧端齒立銑刀環(huán)形端齒刃線的形成方法，刀具制造單元根據(jù)數(shù)據(jù)控制單元建立的數(shù)學(xué)模型和輸出的參數(shù)數(shù)據(jù)加工成型圓弧端齒立銑刀，其環(huán)形端齒刃線成型中，數(shù)據(jù)控制單元采用如下的步驟建立數(shù)學(xué)模型和輸出的參數(shù)數(shù)據(jù)1)輸入刀具直徑和螺旋角；2)建立端齒刃線數(shù)學(xué)模型；3)建立環(huán)形刃線數(shù)學(xué)模型，包括順序執(zhí)行以下步驟求解周齒刃線末端切線方程；求解直線刃延長(zhǎng)線與周齒刃線末端切線的交點(diǎn)；確定過(guò)直線刃及周齒刃線末端切線平面；平面與環(huán)面求交生成環(huán)形刃線；4)環(huán)形刃線參數(shù)數(shù)據(jù)的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之圓弧端齒立銑刀環(huán)形端齒刃線的形成方法，其特征在于，所述端齒刃線數(shù)學(xué)模型的建立，經(jīng)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換后端齒內(nèi)傾刃線數(shù)學(xué)模型的方程和單位矢量為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述之圓弧端齒立銑刀環(huán)形端齒刃線的形成方法，其特征在于，所述環(huán)形刃曲線方程的方程和單位矢量為
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種圓弧端齒立銑刀環(huán)形端齒刃線的形成方法，刀具制造單元根據(jù)數(shù)據(jù)控制單元建立的數(shù)學(xué)模型和輸出的參數(shù)數(shù)據(jù)加工成型圓弧端齒立銑刀。數(shù)據(jù)控制單元采用如下的步驟建立數(shù)學(xué)模型和輸出的參數(shù)數(shù)據(jù)輸入刀具直徑和螺旋角；建立端齒刃線數(shù)學(xué)模型；建立環(huán)形刃線數(shù)學(xué)模型，包括順序執(zhí)行求解周齒刃線末端切線方程；求解直線刃延長(zhǎng)線與周齒刃線末端切線的交點(diǎn)；確定過(guò)直線刃及周齒刃線末端切線平面；平面與環(huán)面求交生成環(huán)形刃線；最后環(huán)形刃線參數(shù)數(shù)據(jù)輸出至刀具制造單元。本發(fā)明建立了一種立銑刀端齒直線刃線及環(huán)形刃線的形成方法，用來(lái)建立環(huán)形立銑刀的數(shù)學(xué)模型及指導(dǎo)制造加工，保證周齒刃線與端齒直線刃的光滑連接。
文檔編號(hào)B23P15/34GK102248387SQ20111015209
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者丁國(guó)富, 江磊, 程雪峰, 米蓉, 鄒益勝, 馬術(shù)文, 黎榮 申請(qǐng)人:成都頂為科技有限公司, 西南交通大學(xué)