[发明专利]单参数变曲率鼓形刀具及其位姿确定方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种加工刀具，尤其涉及一种单参数变曲率鼓形刀具及其位姿确定方法和应用。

背景技术

目前，对于蜗轮和叶轮的中、小型叶片的加工，主要采用环面刀、带圆角平底刀和球头刀等进行数控铣削加工。加工方式主要为螺旋线进给方式，这种加工方式和盘形凸轮加工的方式存在着很多类似之处，即在刀具加工叶片一个截面的过程中，工件上刀具定位点的轨迹构成一条复杂的空间曲线，考虑铣削加工的轴向进给导程很小的因素，这条曲线可近似为一条平面曲线，并且该曲线的曲率在一周中的变化很大，曲率半径最小时可达到0.07mm，最大时可以达到无穷大，而且凹凸性也经常发生变化。在这种情况下，如果要按照合理的切削参数加工叶片的进、排气边区域，机床各运动轴的速度和加速度都会很大，而机床的实际加速度和进给速度是有限的，因此采用螺旋线加工方式要么需要降低进给速度，要么需要使机床在高加速度下工作而降低加工精度。另一方面，由于叶片很薄，铣削进排气边过程工艺系统刚度变化很大，要保持一定或很小的加工变形就必须使切削用量发生合理的变化。

上述现有技术至少存在以下缺点：

由于叶片的进、排气边在横截面方向具有凸特性，采用直母线刀具或凸母线刀具加工行宽都会很小，在加工叶片进排气边时将导致进给速度和加速度过大或在一定进给速度下许用的进给速度过低，而且由于叶片很薄，铣削进排气边过程工艺系统刚性变化很大，这些因素导致加工精度和加工效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种加工精度高、加工效率高的单参数变曲率鼓形刀具及其位姿确定方法和应用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的单参数变曲率鼓形刀具，该刀具的母线包括单参数变曲率曲线。

本发明的上述的单参数变曲率鼓形刀具的位姿的确定方法，包括对所述刀具的切触点的确定，具体包括步骤：

首先，给定工件曲面S(u，v)上的切触点S(u₀，v₀)和走刀方向dir，并依据所述曲面S(u，v)的信息，计算所述切触点S(u₀，v₀)在垂直于走刀方向上的曲面截型线的最小曲率半径R_min；

然后，将所述刀具的母线上曲率半径等于R_min的点作为刀具上的切触点ccp；

之后，根据所述刀具上的切触点ccp的曲率半径R_min，并根据所述刀具的母线的曲线方程，确定所述刀具上的切触点ccp的位置。

本发明的上述的单参数变曲率鼓形刀具的应用，该刀具用于加工叶片的边缘部位。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的单参数变曲率鼓形刀具及其位姿确定方法和应用，由于刀具的母线包括单参数变曲率曲线，可以根据被加工曲面的曲率确定刀具上曲率相同的切触点，并通过曲线的方程唯一的确定切触点在刀具上的位置。加工精度高、加工效率高，能实现对叶片的边缘部位的高效加工。

附图说明

图1为圆的渐开线示意图；

图2为本发明中刀具在曲面上定位示意图；

图3为本发明中刀具与曲面关系的平面示意图；

图4为本发明中最短距离线对和加工行宽示意图；

图5为本发明中刀位调整的流程图；

图6为本发明的具体实施例铣削刀具的结构示意图；

图7为本发明的具体实施例磨具的结构示意图；

图8为本发明的具体实施例磨具上的渐开线母线的各数据点的设置示意图。

具体实施方式

本发明的单参数变曲率鼓形刀具，其 较佳的具体实施方式是，该刀具的母线为单参数变曲率曲线。

这里所说的单参数变曲率曲线是指，曲线上相邻两点的曲率不同，即曲线的曲率是连续变化的，且在曲线方程的其它参数一定的情况下，整个曲线的形状可以由曲线方程中的某一个参数的变化唯一的确定。曲线确定后，曲线上任一点的曲率也可以唯一的确定。

如：圆的渐开线、椭圆线、双曲线、抛物线、对数曲线等。本发明中的刀具的母线可以包含这些曲线中的一种，也可以是多种曲线进行组合，也可以是这些曲线与直线母线组合等。

刀具为凹鼓形刀具，也可以是凸鼓形刀具，即刀具的母线中曲线部分可以内凹，也可以外凸。

本发明的刀具可以为铣削刀具或磨具等，也可以是其它的刀具。

本发明的上述的单参数变曲率鼓形刀具的位姿的确定方法，其较佳的具体实施方式是，包括对所述刀具的切触点的确定，具体包括步骤：