一种基于分子动力学仿真的新型刀具制造技术

本实用新型专利技术属于超精密加工领域，涉及一种基于分子动力学仿真的新型刀具。该刀具需要(1)创建两个圆，其中一个圆的半径等于钝圆半径，另一个圆的半径等于钝圆半径减去刀具厚度，取这两个圆相交部分即一个圆环(2)创建刀具前刀面基体，然后通过两个平行的平面切除生成前刀面，而这两个平面的法向量则由前角的大小决定。(3)创建后刀面基体，然后通过两个平行的平面切除生成前刀面，而这两个平面的法向量则由后角的大小决定。(4)接着通过前刀面和后刀面与圆环的切点分别创建两个平面把圆环切成一个圆弧即钝圆。(5)综合这三部分，填充原子生成刀具。本实用新型专利技术优化了刀具形状减小了仿真规模，并且实现了刀具负前角。

A new tool based on molecular dynamics simulation

The utility model belongs to the field of ultra precision machining, and relates to a new cutting tool based on molecular dynamics simulation. The tool requires (1) to create two circles, in which the radius of one circle is equal to the radius of the blunt circle, the radius of the other circle is equal to the blunt circle radius minus the tool thickness, and the two circle intersecting parts, that is, a ring (2), create the tool face matrix, and then the front surface is excised through two parallel planes, and the method of the two planes The vector is determined by the size of the front angle. (3) create the base of the flank surface, then cut the flank surface through two parallel planes, and the normal vectors of the two planes are determined by the size of the rear corner. (4) then, through the tangent point of the rake face and the flank face and the ring, two planes are created, and the circle is cut into an arc or blunt circle. (5) integrate these three parts and fill the atoms to generate cutters. The utility model optimizes the shape of the cutter and reduces the simulation scale, and realizes the tool negative front angle.

【技术实现步骤摘要】
一种基于分子动力学仿真的新型刀具
本专利技术属于纳米级超精密加工领域，具体涉及一种基于分子动力学仿真的新型刀具。
技术介绍
目前，机械工业极限加工精度已达纳米。由于进入微观领域既难于通过实验方法来观察各种物理现象，也不能用宏观连续力学原理建模进行分析，因此超精密加工微切削机理尚待探索。分子动力学是从原子观点分析原子及分子固体模型特征的微观方法，它不仅在物理学、材料学中得到应用，并已扩展到机械加工领域，它能给出现有实验方法无法得到的许多重要信息，因而是研究分析微观加工机理的有用工具。在分子动力学模拟中，整个模拟系统往往是由许多粒子组成的多粒子系统。同时受计算机本身的条件限制，所模拟系统中的粒子数又不能太大，粒子数太大会使计算机运行缓慢，但是也不能太小，太小会使模拟结果不准确。另外，所模拟的刀具要尽量逼近实际刀具，基于这些条件，我们提出了刀具的改进方案。本文试图通过在原来刀具的基础上，在优化外观、减少原子数、设计钝圆和负前角、减少仿真规模等方面进行了很大改进，从最大程度上贴近实际加工刀具，满足了人们的需要。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于分子动力学仿真的新型刀具。本技术从三刀具前刀面、后刀面、钝圆半径三方面来创建刀具，其技术方案如下：1.创建刀具前刀面基体，然后通过两个平行的平面切除生成前刀面，而这两个平面的法向量则由前角的大小决定；2.创建后刀面基体，然后通过两个平行的平面切除生成前刀面，而这两个平面的法向量则由后角的大小决定；3.创建两个圆，其中一个圆的半径等于钝圆半径，另一个圆的半径等于钝圆半径减去刀具厚度，取这两个圆相交部分即一个圆环，接着通过前刀面和后刀面与圆环的切点分别创建两个平面把圆环切成钝圆。4.取前刀面、后刀面和钝圆三部分生成一个整体的刀具；本技术具有如下优点：1.本技术相对于之前的刀具，原子个数要少很多，减少了仿真规模和仿真时间。2.本技术从外观上更加美观，且更加贴近实际。3.本技术实现了刀具的钝圆和刀具的负前角，扩大了仿真的适用范围，使分子动力学纳米切削仿真模拟加工更加接近实际加工，得到的数据更加真实可信。附图说明图1是创建刀具过程的二维平面示意图；图2是分子动力学仿真中的刀具模型；具体实施方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图和具体的实施例作进一步说明：如图1首先建立两个圆形成钝圆环d，外圆半径为钝圆半径，内圆半径为钝圆半径减去刀具厚度。接着建立前刀面基体q与钝圆环d相交于点1和点2，分别以点1和点2建立两个与纵坐标夹角是前角a的平面，两个平面与前刀面基体q相交得出前刀面。然后创建刀具后刀面基体h，与钝圆环d相交于点3和点4，分别以点3和点4建立两个与横坐标夹角为后角b的两个平面，这两个平面与后刀面基体相交得出后刀面。最后创建一个过点2且与横坐标夹角为前角a的平面M1和一个过点3与纵坐标夹角为后角b的平面M2，M1和M2相夹得出钝圆，综合前刀面、后刀面与钝圆得出图1中阴影部分的刀具。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分子动力学仿真的新型刀具，其特征在于：通过前刀面和后刀面与圆环的切点分别创建两个平面把圆环切成一个圆弧即钝圆，然后取前刀面、后刀面和钝圆三部分生成一个整体的刀具，实现刀具的负前角，优化刀具形状减小仿真规模。

【技术特征摘要】
1.一种基于分子动力学仿真的新型刀具，其特征在于：通过前刀面和后刀面与圆环的切点分别创建两个平面把圆环切成一个圆弧即钝圆，然后取前刀面、后刀面和钝圆三部分生成一个整体的刀具，实现刀具的负前角，优化刀具形状减小仿真规模。2.根据权利要求书1所述的一种基于分子动力学仿真的新型刀具，其钝圆的特征为：创建两个圆，其中一个圆的半径等于钝圆半径，另一个圆的半径等于钝圆半径减去刀具厚度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵岩，辛绍贺，宋光明，刘生进，李旭阳，王豆豆，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：新型
国别省市：河北,13