【技术实现步骤摘要】
球头立铣刀球刃部分前刀面的磨削轨迹求解方法及系统
[0001]本专利技术属于球头立铣刀加工
，具体涉及球头立铣刀球刃前刀面的磨削轨迹求解方法及系统。
技术介绍
[0002]球头立铣刀是目前常见的高速切削刀具，具有良好的切削性能和耐磨性能等特点。球头铣刀的主要加工刃为球刃，刀刃曲线具有对称性，磨削加工时在加工完一条刀刃前后刀面以及沟槽螺旋面之后，将铣刀旋转180
°
用同样的方法可以加工出另一半刀刃，得到两刃球头铣刀，或者旋转90
°
加工，得到四刃球头铣刀。
[0003]球头铣刀数控机床磨削加工技术的基础也就是理论核心在于其工艺过程中对砂轮位置和姿态的控制，涉及研究内容包括球头铣刀的数学建模、数控磨削加工工艺以及刀位轨迹算法等。目前在球头铣刀的制造中，经常使用的刀刃曲线建模方法有两种：等导程刀刃曲线模型和等螺旋角刀刃曲线模型。等螺旋角刀刃曲线在球头部分螺旋角保持不变，但球刃曲线无法通过球头顶点，靠近球头顶点的刀刃曲线无法实现圆滑过渡。基于此，本专利技术以等导程刀刃曲线模型入手，建...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.球头立铣刀球刃部分前刀面的磨削轨迹求解方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，建立球头铣刀球刃部分刀刃曲线的数学模型；步骤二，结合微分几何和游动坐标系建立前刀面的数学模型，采用偏心法计算前刀面宽度的变化模型；步骤三，依据砂轮姿态计算在瞬时前刀面中的砂轮磨削轨迹。2.根据权利要求1所述的球头立铣刀球刃部分前刀面的磨削轨迹求解方法，其特征在于：步骤一具体如下：设R为球刃半径，为球刃上一点，相对于球刃底端绕X轴旋转的角度，θ为球刃上一点到原点的连线与平面YOZ的夹角；半球面参数方程为在同一坐标系下，Rx为螺旋面上某点的半径，Rx＝Rcosθ，p为导程；正交螺旋面的方程为：(1)式与(2)式求交线，其中，ω＝30
°
为初始螺旋角，得到球刃曲线的表达式：3.根据权利要求1或2所述的球头立铣刀球刃部分前刀面的磨削轨迹求解方法，其特征在于：步骤二结合微分几何和游动坐标系建立前刀面的数学模型：取刀刃曲线上任意一点，数学模型的原坐标系经过几次旋转，使旋转得到的坐标平面YOZ过选取的点，且平面YOZ与刀具在该点的法截面重合，然后在法截面的基础上建立刀面的数学模型；具体的，4.根据权利要求3所述的球头立铣刀球刃部分前刀面的磨削轨迹求解方法，其特征在于：设N是球刃上任意一点，D点为前刀面刃磨底部一点，初始坐标系s0＝[0：X，Y，Z]中0是球头球心；坐标系s0绕X轴逆时针旋转角度得到坐标系s1＝[0：X1，Y1，Z1]，坐标系s1绕Z1轴顺时针旋转角度θ得到坐标系s2＝[0：X2，Y2，Z2]，在坐标系s2中Y2轴过N点；坐标系s2绕Y2轴顺时针旋转角度η得到坐标系s3＝[0：X3，Y3，Z3]，在坐标系s3中，轴Z3平行于向量n2，n2为法前角为零时前刀面的法向量；坐标系s3绕X3轴逆时针旋转角度γ
n
得到坐标系s4＝[0：X4，Y4，Z4]，坐标系s4中轴Z4平行于向量n
γ
，n
γ
为法前角取γ
n
时前刀面的法向量。
5.根据权利要求4所述的球头立铣刀球刃部分前刀面的磨削轨迹求解方法，其特征在于：坐标系的转换关系基于坐标转换原理进行，具体的，s0到s4的坐标系转换关系如下：的坐标系转换关系如下：同理，根据坐标系转换原理，写出坐标系s2到坐标系s3的转换关系R3，以及坐标系s3到坐标系s4的转换关系R4；同理，写出6.根据权利要求5所述的球头立铣刀球刃部分前刀面的磨削轨迹求解方法，其特征在于：定义为前刀面宽度，d为球刃底部前刀面宽度，参数0≤t≤1，求取线段DN上一点在坐标系s3中的表达式如下：由(5)式和(6)式求出球刃部分前刀面的表达式为R
r
＝R
03
×
D
s3
ꢀꢀꢀꢀ
(7)7.根据权利要求6所述的球头立铣刀球刃部分前刀面的磨削轨迹求解方法，其特征在于：采用偏心法求解球刃部分前刀面宽度其中m＝R
m
+d
‑
R，通过勾股定理和微分几何的计算方法得到球刃部分前刀面宽度的表达式：8.根据权利要求7所述的球头立铣刀球刃部分前刀面的磨削轨迹求解方...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈建玺，于保华，芮杰，刘鑫，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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