[发明专利]一种整体式立铣刀刀体间隙磨削工艺的砂轮轨迹求解方法

权利要求书

1.一种整体式立铣刀刀体间隙磨削工艺的砂轮轨迹求解方法，其特征在于，在周刃后刀面末端和周刃螺旋槽衔接位置加工一处刀体间隙，具体包括以下步骤：

步骤1：设定刀体间隙的几何参数，包括间隙深度d、间隙角度α和磨削点偏移量l；

步骤2：设定砂轮磨削姿态，包括工件坐标系O_w-X_wY_wZ_w和法截面坐标系O_n-X_nY_nZ_n及对应坐标系下的砂轮姿态；

步骤3：计算砂轮磨削轨迹，包括在法截面坐标系计算砂轮中心点坐标以及在工件坐标系计算砂轮轴矢量，具体为：

A、计算砂轮中心点坐标

设砂轮半径为R_g，则法截面坐标系下的砂轮中心点O'_g(x'_g, y'_g, z'_g)坐标为：

(1)

式中后刀面宽度l_r和后刀面角度λ_r均为已知量，将该点坐标变换到工件坐标系下，得到工件坐标系下的砂轮中心点坐标O_g(x_g, y_g, z_g)：

(2)

式中，R_n-w表示从法截面坐标系到工件坐标系的旋转矩阵，T_n-w表示从法截面坐标系到工件坐标系的平移矩阵，其具体表达式如下：

(3)

(4)

其中，φ(z_p)表示刀刃点P处的刀刃曲线回转角，κ表示刀具锥度角，β表示刀刃曲线螺旋角，ρ(z_p)表示刀刃点P处的刀具回转半径；

ρ(z_p)的表达式为：

(5)

φ(z_p)的表达式根据锥度角κ是否为0分为两种情况：

当κ= 0时：

(6)

式中，φ₀表示刀刃曲线初始回转角，R_w表示刀具初始回转半径；

当κ≠ 0时：

(7)

B、计算砂轮轴矢量

在工件坐标系下计算砂轮轴矢量F_g(f_gx, f_gy, f_gz)，其计算公式为：

(8)

式中，F_b表示从砂轮中心点O_g(x_g, y_g, z_g)指向磨削点P_t(x_t, y_t, z_t)的单位矢量，其表达式为：

(9)

F_t'(f_tx', f_ty', f_tz')表示砂轮大端圆平面M的切矢量，其计算公式为：

(10)

其中，Rot(F_b, α_t)表示绕F_b轴旋转切削角度α_t的旋转矩阵，其计算式为：

(11)

其中，versα_t = 1-cosα_t；

F_t(f_tx, f_ty, f_tz)表示刀刃曲线在刀刃点P处的切矢量，其表达式根据锥度角κ是否为0分为两种情况：

当κ= 0时：

(12)

当κ≠ 0时：

(13)

步骤4：将计算的轨迹输入五轴数控磨床进行实际磨削，获得需要的齿型和槽型。