本發(fā)明屬于加工，涉及一種基于螺旋槽絲錐切屑形狀的切削刃口優(yōu)化方法。

背景技術：

1、絲錐是加工內螺紋的常用刀具，尤其是在中、小直徑或者大批量生產的過程中，都采用絲錐。因為絲錐的攻絲條件比較苛刻，屬于半封閉、多切削刃成形切削，所以對絲錐的設計和制造提出了更高的要求。螺旋槽絲錐相比普通絲錐具有壽命更長、效率更高、冷卻潤滑較好和切削扭矩較小的特點，在螺旋槽絲錐加工的過程中，切屑沿著螺旋槽排出，不會堵在溝槽中，改善了切削時的冷卻潤滑條件，減少了絲錐與工件之間的摩擦，因此得到廣泛的關注。

2、文獻1(螺旋槽絲錐槽型參數優(yōu)化及其攻絲過程分析[j].工具技術,2019,53(12):63-66.)中介紹了螺旋槽絲錐的結構特點以及槽型的設計要求，并對304l不銹鋼材料進行切削實驗研究，選擇出了合適的絲錐容屑槽槽型，使用實驗的方法進行螺旋槽絲錐的結構設計雖然設計效果較好，但是過程繁瑣，耗時較長，成本較高。

3、文獻2(influence?of?chip?breaker?and?helix?angle?on?cutting?efforts?inthe?internal?threading?process[j].the?international?journal?of?advancedmanufacturing?technology,2019,102(5-8):1537-1546.)中指出絲錐攻絲過程中，切屑形狀是影響切削力和切削溫度的重要因素，切屑應當流暢并容易排出。文獻3(基于切削實驗的螺旋槽絲錐設計與制造研究[j].制造技術與機床,2014(02):111-114.)中指出，在實際的螺旋槽絲錐加工實驗中發(fā)現(xiàn)，螺旋槽絲錐的切屑也是螺旋形狀，所以切屑的形狀可以用卷曲半徑和螺距兩個參數定義。

4、文獻4(螺旋槽絲錐槽型優(yōu)化設計[j].工具技術,2017,51(05):81-84.doi:10.16567/j.cnki.1000-7008.2017.05.020)中使用仿真軟件分析了不同槽型對切屑的影響，改善了攻絲情況。

5、現(xiàn)有螺旋槽絲錐優(yōu)化方法一般通過相關有限元仿真軟件對絲錐容屑槽整體進行仿真優(yōu)化，仿真目標一般為降低切削扭矩和切削溫度，但是缺少對螺旋槽絲錐切屑形狀的控制，從而導致絲錐攻絲過程質量降低，絲錐設計效率低下。

6、因此，研究一種基于螺旋槽絲錐切屑形狀的切削刃口優(yōu)化方法，以解決現(xiàn)有技術中存在的問題，具有十分重要的意義。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種基于螺旋槽絲錐切屑形狀的切削刃口優(yōu)化方法。

2、為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

3、一種基于螺旋槽絲錐切屑形狀的切削刃口優(yōu)化方法，首先構建螺旋槽絲錐切削刃的二維平面模型，所述二維平面模型中的主要參數為螺旋槽絲錐切削刃口的第一圓弧半徑r和絲錐前角α，其中第一圓弧半徑表示的是絲錐切削刃口處的圓弧半徑大小，絲錐前角表示的是絲錐切削刃口最前端與豎直直線之間的夾角；然后將所述二維平面模型導入到third?wave?advantedge軟件中，選擇刀具材料和被加工工件材料，輸入等效得到的加工參數，進行仿真計算得到切屑的卷曲半徑，并將仿真得到的卷曲半徑投影到切屑平面，計算得到真實的切屑卷曲半徑(真實的切屑卷曲半徑＝仿真得到的卷曲半徑×絲錐螺旋角的余弦值)；最后以控制真實的切屑卷曲半徑為目標，對切削刃口進行優(yōu)化，獲得最優(yōu)的螺旋槽絲錐切削刃口結構設計參數(參數即第一圓弧半徑r和絲錐前角α)。

4、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術中存在的問題，提供一種從螺旋槽絲錐切屑形狀角度出發(fā)的螺旋槽絲錐刃口優(yōu)化設計方法，以控制絲錐切屑形狀為目標優(yōu)化螺旋槽絲錐微觀刃口，主要刃口結構有第一圓弧半徑和前角，從而幫助工程師更好地從刃口的角度優(yōu)化螺旋槽絲錐結構?，F(xiàn)有文獻中已經表明，螺旋槽絲錐切削過程中排出的切屑形狀對于加工過程中的加工力和扭矩有影響作用，通過設計刃口來控制螺旋槽絲錐的切屑形狀，從而可以降低加工過程中的加工力和扭矩，進而提高絲錐攻絲過程的質量。

5、作為優(yōu)選的技術方案：

6、如上所述的一種基于螺旋槽絲錐切屑形狀的切削刃口優(yōu)化方法，所述二維平面模型是使用autodesk?cad二維平面繪圖設計軟件構建得到的。

7、如上所述的一種基于螺旋槽絲錐切屑形狀的切削刃口優(yōu)化方法，所述二維平面模型被保存成為dxf格式。

8、如上所述的一種基于螺旋槽絲錐切屑形狀的切削刃口優(yōu)化方法，所述等效得到的加工參數為進給量、切削深度和切削速度。

9、如上所述的一種基于螺旋槽絲錐切屑形狀的切削刃口優(yōu)化方法，設三維空間中絲錐的轉速為n，直徑為d，進給速度為vf，螺距是p，螺紋的高為h，則等效得到的二維空間中切削速度進給量切削深度

10、如上所述的一種基于螺旋槽絲錐切屑形狀的切削刃口優(yōu)化方法，所述刀具材料為粉末高速鋼asp2030。

11、如上所述的一種基于螺旋槽絲錐切屑形狀的切削刃口優(yōu)化方法，所述被加工工件材料為304不銹鋼。

12、如上所述的一種基于螺旋槽絲錐切屑形狀的切削刃口優(yōu)化方法，以控制真實的切屑卷曲半徑為目標，對切削刃口進行優(yōu)化，具體過程為：通過設置一系列第一圓弧半徑和絲錐前角的組合參數，分別進行仿真得到切屑的卷曲半徑，最后選擇最小的真實卷曲半徑的切屑對應的組合參數作為螺旋槽絲錐切削刃口結構設計參數值。

13、有益效果：

14、本發(fā)明的一種基于螺旋槽絲錐切屑形狀的切削刃口優(yōu)化方法，從螺旋槽絲錐切屑形狀角度出發(fā)，以控制絲錐切屑形狀為目標優(yōu)化螺旋槽絲錐微觀刃口，主要刃口結構有第一圓弧半徑和前角，從而幫助工程師更好地從刃口的角度優(yōu)化螺旋槽絲錐結構，提高絲錐攻絲過程的質量。

技術特征：

1.一種基于螺旋槽絲錐切屑形狀的切削刃口優(yōu)化方法，其特征在于：首先構建螺旋槽絲錐切削刃的二維平面模型，所述二維平面模型中的主要參數為螺旋槽絲錐切削刃口的第一圓弧半徑r和絲錐前角α；然后將所述二維平面模型導入到third?wave?advantedge軟件中，選擇刀具材料和被加工工件材料，輸入等效得到的加工參數，進行仿真計算得到切屑的卷曲半徑，并將仿真得到的卷曲半徑投影到切屑平面，得到真實的切屑卷曲半徑；最后以控制真實的切屑卷曲半徑為目標，對切削刃口進行優(yōu)化，獲得最優(yōu)的螺旋槽絲錐切削刃口結構設計參數。

2.根據權利要求1所述的一種基于螺旋槽絲錐切屑形狀的切削刃口優(yōu)化方法，其特征在于，所述二維平面模型是使用autodesk?cad二維平面繪圖設計軟件構建得到的。

3.根據權利要求2所述的一種基于螺旋槽絲錐切屑形狀的切削刃口優(yōu)化方法，其特征在于，所述二維平面模型被保存成為dxf格式。

4.根據權利要求1所述的一種基于螺旋槽絲錐切屑形狀的切削刃口優(yōu)化方法，其特征在于，所述等效得到的加工參數為進給量、切削深度和切削速度。

5.根據權利要求4所述的一種基于螺旋槽絲錐切屑形狀的切削刃口優(yōu)化方法，其特征在于，設三維空間中絲錐的轉速為n，直徑為d，進給速度為vf，螺距是p，螺紋的高為h，則等效得到的二維空間中切削速度進給量切削深度

6.根據權利要求1所述的一種基于螺旋槽絲錐切屑形狀的切削刃口優(yōu)化方法，其特征在于，所述刀具材料為粉末高速鋼asp2030。

7.根據權利要求6所述的一種基于螺旋槽絲錐切屑形狀的切削刃口優(yōu)化方法，其特征在于，所述被加工工件材料為304不銹鋼。

8.根據權利要求1所述的一種基于螺旋槽絲錐切屑形狀的切削刃口優(yōu)化方法，其特征在于，以控制真實的切屑卷曲半徑為目標，對切削刃口進行優(yōu)化，具體過程為：通過設置一系列第一圓弧半徑和絲錐前角的組合參數，分別進行仿真得到切屑的卷曲半徑，最后選擇最小的真實卷曲半徑的切屑對應的組合參數作為螺旋槽絲錐切削刃口結構設計參數值。

技術總結
本發(fā)明涉及一種基于螺旋槽絲錐切屑形狀的切削刃口優(yōu)化方法，首先構建螺旋槽絲錐切削刃的二維平面模型，二維平面模型中的主要參數為螺旋槽絲錐切削刃口的第一圓弧半徑R和絲錐前角α；然后將二維平面模型導入到Third?Wave?AdvantEdge軟件中，選擇刀具材料和被加工工件材料，輸入等效得到的加工參數，進行仿真計算得到切屑的卷曲半徑，并將仿真得到的卷曲半徑投影到切屑平面，得到真實的切屑卷曲半徑；最后以控制真實的切屑卷曲半徑為目標，對切削刃口進行優(yōu)化，獲得最優(yōu)的螺旋槽絲錐切削刃口結構設計參數。本發(fā)明通過設計刃口來控制螺旋槽絲錐的切屑形狀，更好地從刃口的角度優(yōu)化螺旋槽絲錐結構，從而提高絲錐攻絲過程的質量。

技術研發(fā)人員：陳明,周亞亞,張克楠,徐錦泱,張學生,孫偉,廖俊,安慶龍,明偉偉
受保護的技術使用者：上海交通大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/9/9