[发明专利]超声直刃刀的结构改进和磨削轨迹创新设计方法及系统

说明书

本发明公开了超声直刃刀的结构改进和磨削轨迹创新设计方法及系统，本方法包括：步骤一，在分析超声直刃刀刀体结构的基础上提出刀刃圆滑过渡的模型并改进设计；步骤二，在直刃刀刀具根部中心建立工件坐标系XYZ，在此坐标系下建立刀刃圆滑过渡的模型，包括平行刀刃曲线、圆弧刀刃曲线和端部直刃曲线的数学模型；步骤三，验证刀刃曲线是否圆滑过渡，检验刀刃曲线模型的正确性；步骤四，根据超声直刃刀的加工工艺建立基于磨削动点P的局部坐标系X_LY_LZ_L；步骤五，依据砂轮磨削姿态计算砂轮中心在局部坐标系下的位置，包括砂轮中心位置和砂轮轴矢量；步骤六，通过坐标转换得到砂轮中心在工件坐标系下的表达式，得到砂轮关于超声刀刀刃圆滑过渡的磨削轨迹。

技术领域

本发明属于刀具加工技术领域，涉及超声刀具的结构改进和精密磨削加工技术，具体涉及一种超声直刃刀的结构改进和磨削轨迹创新设计方法。

背景技术

此种超声刀具为非标刀具，用途比较特殊，主要用于加工切割芳纶蜂窝等航空航天领域复合材料，因此对于刀具的对称度以及表面精度有极高的要求，由于是在超声辅助下进行的切割加工，超声振动对刀具的磨损也会加剧，这也要求此类刀具必须具有更高的表面质量。此种刀具为多线性组合平面刀具，由四条刃线组成，在刀具中心线两侧对称分布，单侧的两条刃线之间夹角为170°，且相连的刃面之间没有圆滑过渡。现有的加工方法是在固定角度下磨削单个刃面，最后加工出上下左右都对称分布的8个刃面。

经过改进的圆弧超声刀的工作部分主要包括直刃和圆弧刃。从建立刀刃曲线的数学模型入手，针对刀面进行磨削工艺设定，目前，关于立式铣刀的磨削技术研究较多，但是针对刀面的磨削过渡问题，鲜有研究。基于此，本发明主要研究超声直刃刀圆弧过渡的数学建模、以及砂轮磨削各个刃面时的刀位轨迹算法等。

发明内容

针对现有技术超声直刃刀刀刃圆弧过渡及刃面磨削轨迹存在的问题，本发明提出一种超声直刃刀的结构改进和磨削轨迹创新设计方法及系统。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种超声直刃刀的结构改进和磨削轨迹创新设计方法，包括以下步骤：

步骤一，在分析超声直刃刀刀体结构的基础上提出刀刃圆滑过渡的模型；

步骤二，在直刃刀刀具根部中心建立工件坐标系XYZ，在此坐标系下建立刀刃圆滑过渡的模型，包括平行刀刃曲线，圆弧刀刃曲线和端部直刃曲线的数学模型；

步骤三，验证刀刃曲线是否圆滑过渡，检验刀刃曲线模型的正确性；

步骤四，根据超声直刃刀的加工工艺建立基于磨削动点P的局部坐标系X_LY_LZ_L；

步骤五，依据砂轮磨削姿态并计算砂轮中心在局部坐标系下的位置，包括砂轮中心位置和砂轮轴矢量；

步骤六，通过坐标转换可得砂轮中心在工件坐标系下的表达式，至此得到砂轮关于超声刀刀刃圆滑过渡的磨削轨迹。

优选的，步骤一中，超声直刃刀刀体结构形状：上下、左右各自对称，单侧两条刀刃线的夹角为170°，且相应的刃面之间没有圆滑过渡。

优选的，步骤一经过改进设计，改进设计后，刀刃可圆滑过渡。