[发明专利]一种端铣加工平面成形表面三维建模方法

说明书

本发明涉及端铣加工平面成形表面三维建模方法，采用UG软件模拟铣削运动，先建立端铣平面时主刀刃和副刀刃主运动一周时的三维模型，然后通过“变换”→“复制”等命令将该三维模型在进给方向上进行移动，获得整个成形表面上的三维模型，取修光余高区作为成形表面三维模型；本发明还提出了确定表面粗糙度Ra的方法。利用UG软件的“信息”→“点”等命令获得修光余高区主刀刃或主修刃最大坐标，获得表面粗糙度Ra(mm)。采用UG三维建模方法建立成形表面三维模型，直观反映端铣平面加工成形表面，同时获得表面粗糙度Ra值。直观性好，效率高和精度高。

技术领域

本发明属于机械加工软件仿真分析技术领域，具体涉及一种端铣加工平面成形表面三维建模方法。

背景技术

目前，在端铣加工中表面粗糙度预测的研究中，基于切削理论建立理论表面粗糙的预测方法，从几何的角度考虑计算表面粗糙度值。其主要的计算方法有如下三种：

二维作图法：在图纸上模拟端铣加工平面的运动，绘制铣刀中心线移动平面内余高区主刀刃，副刀刃构成的三角形截面二维示意图，以及修光余高区主修刃和副修刃构成的双三角形截面二维示意图。此法可以表达铣刀中心线移动平面内成形表面的形状，以及该平面内表面粗糙度与铣刀主偏角、铣刀副偏角和进给量之间的关系，可以直接测量出铣刀中心线移动平面表面粗糙度值Ra，但效率低，精度差。得不到整个成形表面的表面粗糙度值Ra和成形表面形状。

二维建模法：利用auto CAD软件结合二维作图法建立成形表面几何模型，可以直接测量出铣刀中心线移动平面表面粗糙度值Ra，如图1所示，但是得不到整个表面的Ra和成形表面形状。

实验法，利用表面粗糙度仪可以测量端铣加工平面表面粗糙度，但是实验成本高，并难于反映表面粗糙度与进给量、主偏角、副偏角等主要影响因素之间的直接关系。

发明内容

本发明旨在提供一种端铣加工平面成形表面三维建模方法，以解决现有端铣加工中表面预测中无法整个成形表面的表面粗糙度值Ra和成形表面形状的问题。

具体方案如下：一种端铣加工平面成形表面三维建模方法，包括如下步骤：

步骤S1，建立铣刀主刀刃和副刀刃轨迹曲面三维模型的步骤：

根据铣刀主偏角Kγ1，直径D，进给量f和主刀刃轮廓，采用一定比例，模拟铣削时主刀刃的运动，利用UG软件建立主刀刃轨迹曲面三维模型；

根据铣刀副偏角Kγ2，直径D，进给量f和副刀刃轮廓，采用同一比例，模拟铣削时副刀刃的运动，利用UG软件建立副刀刃轨迹曲面三维模型；

步骤S2，装配建立端铣平面主副刀刃轨迹三维模型的步骤：

在UG软件中，将主刀刃轨迹曲面三维模型中铣刀刀尖轨迹与副刀刃轨迹曲面三维模型刀尖轨迹重合，得到端铣平面主副刀刃轨迹三维模型；

步骤S3，进给获得端铣加工刀刃轨迹三维模型的步骤：

在UG软件中，模拟端铣加工时工件的进给运动，将端铣平面主副刀刃轨迹三维模型沿进给方向通过“复制”的方法移动，直到加工出要求长度的成形表面，获得端铣加工刀刃轨迹三维模型；

步骤S4，由该端铣加工刀刃轨迹三维模型切割待加工表面，获得端铣加工平面三维模型。

进一步的，以铣刀进给方向为X方向，转轴方向为Z方向，定义铣刀转动中心为Y＝0；在进给方向上，定义主刀刃在铣刀中心线前和后分别旋转形成主刀刃轨迹曲面和主修刃轨迹曲面；定义副刀刃在铣刀中心线前和后分别旋转形成副刀刃轨迹曲面和副修刃轨迹曲面；

在铣刀转动中心、Y＝1/4D区域附近或Y＝1/2D区域附近为修光余高区，主修刃轨迹曲面和副刀刃轨迹曲面的交线高度或者主刀刃轨迹曲面和副修刃轨迹曲面的交线高度，为修光余高区的高度Ra。