[发明专利]一种刀具容屑槽刃磨干涉预测方法

摘要

本发明公开了一种刀具容屑槽刃磨干涉预测方法，属于数控刀具制造领域，用于整体刀具容屑槽制造过程中刃磨工艺的校核。整体刀具容屑槽由盘形砂轮回转圆周面刃磨成形，砂轮两侧端面不参与加工。若因工艺设置不当使得砂轮侧端面参与加工，将一方面导致与已加工刀刃的干涉，另一方面导致磨削烧伤。容屑槽制造过程中砂轮绕刀具棒料轴线做螺旋运动，是否存在干涉与初始位姿和运动轨迹密切相关，基于此，采用空间几何相关理论，建立了砂轮侧端面与刀具棒料圆柱面之间交线以及制造形成理论螺旋刃线，通对比交线与刃线沿刀具棒料轴线方向的位置关系，建立了容屑槽刃磨干涉预测方法。所发明方法可有效提高容屑槽制造工艺制定效率，避免刃磨干涉缺陷。

主权项

1.一种刀具容屑槽刃磨干涉预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：求位于砂轮端面且直径为砂轮直径的圆与直径为刀具棒料的圆柱面两个交点坐标p1＝(x1,y1,z1)和p2＝(x2,y2,z2)，具体过程为：①建立位于砂轮侧端面且直径为砂轮直径的圆的方程：其中，x、y、z表示该圆任一点在刀具坐标系中的坐标值，刀具坐标系以刀具轴线为ZT轴，刀尖所在的端截面为XT‑YT坐标平面，ZT轴与XT‑YT坐标平面的交点为坐标系原点OT，Δx、Δy、αx为砂轮坐标系相对于 刀具坐标系的位姿参数，砂轮坐标系以砂轮轴线为ZG轴，以砂轮侧端面为XG‑YG坐标平面，ZG轴与XG‑YG坐标平面的交点为坐标系原点OG，砂轮坐标系由与刀具坐标系相重合的位姿绕XT轴旋转角度αx，再分别沿XT和YT轴移动距离Δx和Δy，Rg为砂轮端面圆半径，m为描述该圆的变量，具体指砂轮坐标系中圆上任一点和圆心点连线与XG轴夹角，取值范围为[0,360]；②建立刀具棒料的圆柱面方程x2+y2＝Rt2，其中，Rt为刀具半径；③联立上述①和②建立的方程，可解得两个确定的m值，其中较大的记为m_max，较小的记为m_min，分别将m_min和m_max带入①建立的方程，可求解得p1＝(x1,y1,z1)和p2＝(x2,y2,z2)；步骤2：求Y轴坐标在[y2,y1]范围内且经过点p1的理论螺旋切削刃线方程，具体过程为：①建立导程为P，位于刀具棒料圆柱面上的理想等导程螺旋线方程：其中，x′、y′、z′为理想螺旋线上任一点坐标值，t为描述理想螺旋线的变量，取值范围为[‑90,90]；②求解方程组获得与点p₁和点p₂具有相同Y轴坐标的理想螺旋刃线上两个点的t值：t_p1和t_p2；③根据步骤2中①理想等导程螺旋刃线方程，建立Y轴坐标在[y2,y1]范围内，且通过点p1的理论螺旋切削刃线方程：其中，x″、y″、z″为理论螺旋线上任一点坐标值，t′为描述理论螺旋刃线的变量，取值范围为[0,tp1‑tp2]；步骤3：根据砂轮侧端面方程及刀具棒料圆柱面方程，求得砂轮侧端面与刀具棒料外轮廓圆柱表面相交形成的椭圆方程：其中，x″′、y″′、z″′为该椭圆线上任一点坐标值，t″为描述该椭圆线的参数变量，取值范围为[0,tp1‑tp2]；步骤4：建立刀具容屑槽刃磨不产生干涉的砂轮位姿条件：z″′‑z″≥0,t′＝t″∈[0,tpt1‑tpt2]即，t″和t′取相同值，在[0,tpt1‑tpt2]取值范围内，若z″′都不小于z″，则容屑槽加工过程中不会产生干涉缺陷。