一种双圆弧圆角立铣刀设计方法技术

技术编号：42665352 阅读：29 留言：0更新日期：2024-09-10 12:21

本发明专利技术公开了一种双圆弧圆角立铣刀设计方法，包括以下步骤：设刀具半径为R，刀具圆角部母线径向长度r、定义刀具圆角部分母线由两段相切圆弧组成，定义各圆弧圆心角及圆弧半径等相关几何参数，定义刀具坐标系及刀具端部母线及回转面参数方程，定义圆弧圆心位置及圆弧起点位置。根据几何关系构建刀具参数之间的计算公式，包括圆角部母线轴向长度及双圆弧几何参数表达式，以实现双圆弧圆角立铣刀的参数化设计。本设计方法属于刀具设计领域，所设计刀具刀柄部与刀刃部分别位于刀具两端，所述刀柄部末端与刀刃部起始端固定连接，所述刀柄部呈圆柱状，所述刀刃部分为两个部分，包括周刃部及环刃部，所述周刃部表面均匀分布多条切削刃，每条切削刃绕轴线螺旋分布。本发明专利技术可以实现高效加工及高精加工两种效果，效率相同时加工质量更好，当加工质量相同时加工效率更高，并且通过变换圆弧几何参数，可以实现径向切削力的减小，进而减少加工振动的产生。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及刀具设计领域，具体为一种双圆弧圆角立铣刀设计方法。

技术介绍

1、在当前的模具加工行业中，半精加工阶段普遍依赖于圆角立铣刀进行高效切削。然而，一旦圆角立铣刀的圆角尺寸确定，其加工效能和成品质量便受到固有局限，难以同时满足高效和高精度的加工需求。针对这一挑战，本研究提出了一种创新的双圆弧圆角立铣刀设计方法。

2、此方法设计的双圆弧圆角立铣刀，通过参数化几何结构的引入，赋予了刀具更高的灵活性和适应性。具体来说，基于模具曲面曲率分布的详细分析，可以针对性地选择最匹配的双圆弧刀具参数，旨在实现加工质量与加工效率的最优化。这种匹配性设计不仅突破了传统圆角立铣刀的局限性，还为实现模具的高效高精加工提供了新的解决方案。

3、通过本专利技术的实施，模具制造商能够根据不同模具曲面的复杂度和加工要求，定制出最合适的双圆弧圆角立铣刀，从而在提高加工效率的同时，确保产品质量的稳定与提升。这一创新性的设计方法无疑将极大地推动模具加工技术的进步与发展。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种双圆弧圆角立铣刀设计方法，已解决
技术介绍
中存在的问题。

2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种双圆弧圆角立铣刀设计方法，包括以下步骤：

3、步骤一、定义刀具半径为r；

4、定义圆角部母线圆弧1的圆弧半径为c1；

5、定义圆角部母线圆弧2的圆弧半径为c2；

6、定义圆角部母线圆弧1的圆心角为α1；

<p>7、定义圆角部母线圆弧2的圆心角为α2；

8、定义圆角部母线径向长度为r；

9、定义圆角部母线轴向长度为d；

10、上述刀具半径r>r；

11、步骤二、构建坐标系和刀具端部回转面参数方程；

12、以周刃部(6-3)回转面和圆角上部切削刃(6-2)回转面相接面圆心为坐标系原点om，建立刀具直角坐标系om-xyz，以刀具回转轴为z轴，以双圆弧圆角立铣刀底面(6-5)与轴线3交点为刀尖点，沿着刀尖点垂直指向刀柄部(6-4)为z轴正方向，以周刃部(6-3)切削刃起始位置方向为x轴方向，y轴方向遵从右手定则，限定圆角部母线圆弧2的圆心o2坐标为(r-c2，0)，限定圆角部母线圆弧1的圆心o1坐标为(r-r，(r-c2)tanα2)；

13、坐标系xoz面内，以点(r-c2，0)为圆心o2，以c2为半径，以α2为圆心角，以(r，0)为起点，做出圆角部母线圆弧2，以点(r-r，(r-c2)tanα2)为圆心o1，以(r-c2)secα2+c2为半径，以α1为圆心角，以(r-c2+c2*cosα2，-c2*sinα2)为起点，做出圆角部母线圆弧1；

14、步骤三、根据双圆弧几何关系构建刀具参数之间的计算公式；

15、根据图中几何关系得到，双圆弧圆角立铣刀圆角部分d＝c1-(c1-c2)sinα2；

16、步骤四、将圆角部母线圆弧1和圆角部母线圆弧2表示为r，d，α2的表达式；

17、由步骤三的计算公式得出圆角部圆弧母线2的半径c2和圆角部圆弧母线1的半径c1，

18、进一步的，所述步骤二中圆角部母线圆弧2和圆角部母线圆弧1的计算公式分别为

19、进一步的，所述的一种双圆弧圆角立铣刀设计方法，其特征在于：所述圆角部上圆环面5计算公式为

20、进一步的，所述的一种双圆弧圆角立铣刀设计方法，其特征在于：所述圆圆角部下圆环面4的计算公式为与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：

21、(1)上述方法设计的双圆弧圆角立铣刀，通过参数化几何结构的引入，赋予了刀具更高的灵活性和适应性。具体来说，基于模具曲面曲率分布的详细分析，可以针对性地选择最匹配的双圆弧刀具参数，旨在实现加工质量与加工效率的最优化。这种匹配性设计不仅突破了传统圆角立铣刀的局限性，还为实现模具的高效高精加工提供了新的解决方案。

22、(2)上述方法设计的双圆弧圆角立铣刀，可以通过不同参数组合实现加工中切削力的调整，可以减小径向力及轴向力，减小加工过程刀具跳动及振动的产生，进而提高刀具加工精度。同样上述方法设计的双圆弧圆角立铣刀，可以实现高效加工及高精加工两种效果，当加工行距相同时，加工残留高度更小，从而加工质量更高。当采用等残留高度方法加工时，加工行距更大，加工效率更高。

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【技术保护点】

1.一种双圆弧圆角立铣刀设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种双圆弧圆角立铣刀设计方法，其特征在于：所述步骤二圆心角α1及α2之间存在特定角度关系，具体关系为α1+α2＝π/2。

3.根据权利要求1所述的一种双圆弧圆角立铣刀设计方法，其特征在于：所述圆角部母线圆弧1和圆角部母线圆弧2的存在特定几何关系为相切。

4.根据权利要求1所述的一种双圆弧圆角立铣刀设计方法，其特征在于：所述步骤四中圆角部圆弧母线1的半径c1和圆角部圆弧母线2的半径c2绕Z轴旋转一周形成圆角部下圆环面4和圆角部上圆环面5，圆角部下圆环面4和刀具底面(6-5)相切，圆角部上圆环面5和周刃部(6-3)圆柱面相切。

5.根据权利要求1所述的一种双圆弧圆角立铣刀设计方法，其特征在于：所述步骤三中圆角部轴向长度D<r。

6.根据权利要求1所述的一种双圆弧圆角立铣刀设计方法，其特征在于：所述步骤一中圆角部母线圆弧1半径c1>r，圆角部母线圆弧2半径c2<r。

7.根据权利要求1所述的一种双圆弧圆角立铣刀设

8.根据权利要求1所述的一种双圆弧圆角立铣刀设计方法，其特征在于：所述步骤二中圆角部母线圆弧2和圆角部母线圆弧1的计算公式分别为

9.根据权利要求4所述的一种双圆弧圆角立铣刀设计方法，其特征在于：所述圆角部上圆环面5的计算公式为

10.根据权利要求4所述的一种双圆弧圆角立铣刀设计方法，其特征在于：所述圆角部下圆环面4的计算公式为

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【技术特征摘要】

1.一种双圆弧圆角立铣刀设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种双圆弧圆角立铣刀设计方法，其特征在于：所述步骤二圆心角α1及α2之间存在特定角度关系，具体关系为α1+α2＝π/2。

3.根据权利要求1所述的一种双圆弧圆角立铣刀设计方法，其特征在于：所述圆角部母线圆弧1和圆角部母线圆弧2的存在特定几何关系为相切。

4.根据权利要求1所述的一种双圆弧圆角立铣刀设计方法，其特征在于：所述步骤四中圆角部圆弧母线1的半径c1和圆角部圆弧母线2的半径c2绕z轴旋转一周形成圆角部下圆环面4和圆角部上圆环面5，圆角部下圆环面4和刀具底面(6-5)相切，圆角部上圆环面5和周刃部(6-3)圆柱面相切。

5.根据权利要求1所述的一种双圆弧圆角立铣刀设计方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：范梦超，毕春旭，宋文豪，李旭光，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：

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