[发明专利]基于最小切削力峰值的铣刀螺旋角设计方法

摘要

本发明公开了一种基于最小切削力峰值的铣刀螺旋角设计方法，用于解决现有铣刀螺旋角设计方法设计螺旋角精确度差的技术问题。技术方案是首先针对铣削方式及径向切削深度计算切入、切出角大小。根据标定出的径向和切向铣削力系数计算径向和切向铣削力系数之比的反正切值。然后根据切入、切出角及切削力系数之比的反正切值判断所选刀齿数是否满足该方法的适用条件。当刀齿数满足判定条件时，根据轴向切削深度、铣刀半径及刀齿数计算出最小铣削力峰值所对应铣刀螺旋角的度数。与背景技术相比，无需进行实验或有限元仿真就能得到最小切削力峰值条件下的铣刀螺旋角，操作简便且精确度高。

主权项

一种基于最小切削力峰值的铣刀螺旋角设计方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、根据所选铣削方式、径向切削深度和铣刀半径计算切入角和切出角的大小；顺铣时切入、切出角采用下式计算得到：φst=π-cos-1R-aeR]]>φex＝π逆铣时切入、切出角采用下式计算得到：φst＝0φex=cos-1R-aeR]]>式中，φst是切入角，φex是切出角，R是铣刀半径，ae是径向切削深度；步骤二、采用下式计算切削力系数：Kr=τssinφncosβsin(βn-αn)cos2(φn+βn-αn)+tan2ηsin2βn]]>Kt=τssinφncos(βn-αn)+tanβtanηsinβncos2(φn+βn-αn)+tan2ηsin2βn]]>式中，τs是剪切应力，φn是剪切角，βn是法向摩擦角，αn是法向前角，β是铣刀螺旋角，η是切屑流动角，Kr、Kt分别为径向、切向切削力系数，αn、β为刀具参数；步骤三、采用下式计算切削力系数之比的反正切值：θ=tan-1KrKt]]>步骤四、判断铣刀齿数是否满足判定条件；顺铣时判定条件为：N≤int(2πsinφstcos(φst-θ))]]>逆铣时判定条件为：a)sin(φex‑θ)≤0时，对任意刀齿数成立；b)sin(φex‑θ)＞0时，刀齿数满足下式成立：N≤int(2πsinφexsin(φex-θ))]]>式中，N是铣刀齿数，int表示将运算结果进行向下取整；步骤五、当判定满足步骤四的条件后，铣削力峰值最低所对应的铣刀螺旋角由下式计算得到：β=tan-12πR/Nap]]>式中，ap是轴向切削深度。