[发明专利]一种切割不同宽度水松纸的切割参数调整方法

权利要求书

1.一种切割不同宽度水松纸的切割参数调整方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、得到镶块的刀刃旋转产生的圆柱面状的刀刃包络面和刀片的刀刃旋转产生的单叶双曲面状的刀刃包络面，得到切割轨迹：

以切纸轮轮体几何中心点为原点O,切纸轮轮体旋转中心线为X轴，水平方向为Y轴，竖直方向为Z轴建立空间直角坐标系OXYZ；剪切式水松纸切割装置镶块刀刃随切纸轮轮体中心线旋转产生圆柱面状的刀刃包络面，设x、y、z为变量，镶块刀刃包络面的曲面方程见式(1.1)，其中w为设定水松纸宽度值的一半；

其中，z表示镶块刀刃包络面的曲面在Z轴向的坐标；y表示镶块刀刃包络面的曲面在Y轴向的坐标；x表示镶块刀刃包络面的曲面在X轴向的坐标；

刀片安装于具有锥度的刀辊架上且具有高度差，绕刀辊轮体中心向旋转产生单叶双曲面状的刀刃包络面，设刀片刀刃两端的坐标分别为A2(x₁,y₁,z₁)、B2(x₂,y₂,z₂)：

联立方程(1.1)、(1.10)即为切割轨迹，见式(1.11)；

步骤二、根据圆柱面状的刀刃包络面和单叶双曲面状的刀刃包络面的重合点计算得到镶块与刀片由切割初始点运动至切割终点时刀片转动的角度θ：

根据切割轨迹得到切割初始点和切割终点s₁(x₃,y₃,z₃)、s₂(x₄,y₄,z₄)，采用空间投影法，将切割初始点与切割终点投影至YOZ平面可得投影点s₁′(0,y₃,z₃)、s₂′(0,y₄,z₄)，角s₁′Os₂′即水松纸切割时长即为切纸轮系统由切割初始点运动至切割终点所需角度θ；

步骤三、输入所需要切割的水松纸的初始宽度h，即得到镶块与刀片啮合的点由切割初始点运动至切割终点的长度为h时刀片转动的角度θ₁；

步骤四、输入所需要切割的水松纸的宽度2w；调整刀辊架小端高度、大端高度和刀片在刀辊架安装面沿刀辊架安装面的相对面即C面的垂直向的移动量；其中设刀辊架小端高度调整量a、大端高度调整量b、刀片刃口沿C面垂直方向向外侧的延伸移动量为d；根据步骤一和步骤二计算得到调整刀辊架小端高度、大端高度和刀片移动量后镶块与刀片切割水松纸宽度等于2w时，切割初始点由切割初始点运动至切割终点刀片转动的角度θ₂：

以刀辊架小端高度、大端高度以及刀片移动量为变量，刀辊架小端高度调整量a、大端高度调整量b、移动量为刀片沿垂直于C面向左的移动量d；设刀片端点初始坐标分别为A0(x₀₁,y₀₁,z₀₁)、B0(x₀₂,y₀₂,z₀₂)、A01(x₀₃,y₀₃,z₀₃)；其中A0(x₀₁,y₀₁,z₀₁)、B0(x₀₂,y₀₂,z₀₂)分别为刀片刃口两端的坐标；

刀片刃口两端端点A0、B0通过a、b两个调整量调整后，刀片刃口的端点坐标分别为A1(x₀₁,y₀₁,z₀₁+a)、B1(x₀₂,y₀₂,z₀₂+b)，刀片另一端点的坐标为A01(x₀₃,y₀₃,z₀₃+a)；

A01点坐标不变，A1、B1沿垂直C面垂直向左移动d后的坐标分别为A2(x₁,y₁,z₁)、B2(x₂,y₂,z₂)；点A1移动d距离后得到点A2，并根据空间投影法可得其各分量值，C面即刀片安装面的相对面；

得到角度值α₁、α₂：α₁为线段A1A2在XOY平面的投影线与Y轴的夹角；α₂为线段A1A2在YOZ平面的投影线与Z轴的夹角；

由式(1.2)、(1.3)、(1.4)、(1.5)可得：

因此，经过移动量a、b、d调整量调整后，坐标点A2、B2的坐标分量分别为：

将坐标点A2、B2输入式(1.10)；

步骤五、若θ₁θ₂则重新调整a、b、d，否则进行下一步；

步骤六、设镶块与刀片处于啮合的切割初始点时，刀片的初始角度为T，则计算刀片的转动角度为T+g时，判断是否镶块与刀片处于啮合状态且干涉量小于设定值i，否则重复新调整a、b、d，是则计算T+2g时镶块与刀片是否处于啮合状态；否则重复新调整a、b、d；是则计算T+3g镶块与刀片是否处于啮合状态且干涉量小于i；重复上述步骤至T+n*g；n*g≥θ₂；若T+n*g时镶块与刀片处于啮合状态且干涉量小于i则进行下一步，否者否则重复新调整a、b、d；n为自然数；g＝0.003：

判断镶块与刀片是否处于啮合状态的方法如下：为完成切割工作，切割过程中，镶块与刀片始终处于啮合状态并且变形量处于0至i范围：

采用空间投影法，将水松纸切割装置投影至YOZ平面，刀片等效为其刀刃曲线AB，镶块等效为三角形k₁、k₂、k₃；k₁、k₂、k₃分别为镶块的等效边界点；

镶块k₁k₂k₃绕镶块的旋转中心O₁顺时针旋转，刀片AB绕刀片的旋转中心O₂逆时针旋转，进行切割运动；设三角形顶点坐标为k₁(x₅,y₅,z₅)、k₂(x₆,y₆,z₆)、k₃(x₇,y₇,z₇)；

将镶块顶点k₂投影至刀刃AB，相交于点k₄(x₈,y₈,z₈)；若k₄点z值小于k₂点z值，即z₈z₆，则镶块与刀片处于干涉状态且干涉量小于0.01mm，即镶块与刀片处于啮合状态；否则不处于啮合状态；根据投影原理，辊架小端高度调整量a、大端高度调整量b、移动量d为变量，基于MATLAB对水松纸切割系统的镶块与刀片进行干涉分析；

步骤七、输出a、b、d的值，并按照其中一组a、b、d的值调整辊架的小端高度、大端高度和刀片的安装位置。

2.如权利要求1所述的切割不同宽度水松纸的切割参数调整方法，其特征在于，所述n*g＝θ₂；h＝74mm，i＝0.01mm。