[发明专利]一种刀具波形刃设计方法

摘要

本发明公开了一种刀具波形刃设计方法，先设计不同波深和波距的波形刃刀具，利用下述的绘制方法获得不同波深和波距的波形刃刀具之稳定切削后的工件包络线，利用上述得到的不同包络线进行工件几何建模、刀具波形刃的几何建模；将几何建模导入有限元仿真软件，建立工件几何和刀具几何的接触关系；设定切削工艺参数进行数值仿真，获得刀具波形刃上应力集中点的最大应力及应力分布，应力较小的波形刃刀具的几何结构参数较优，对单个波刃的切削过程进行数值仿真，获得切削力、切削温度和刀具应力等切削过程物理量，进而提出波深、波距和轴向偏移量的优化流程和优化方法，它可以用于各种含有波形刃的刀具的设计。

主权项

1.一种刀具波形刃设计方法，该刀具总齿数为n，该n为大于2的自然数；该波形刃的主要形状包含有正弦型和圆弧形，该波形刃的主要形状的几何结构参数包含有波深、波距和轴向偏移量；其特征在于：该设计方法包括：步骤1，设计不同波深和波距的波形刃刀具，利用下述的绘制方法获得不同波深和波距的波形刃刀具之稳定切削后的工件包络线，该绘制方法包括：依据波形刃的主要形状及其几何结构参数，绘制第一个刀刃波形刃的二维截型图；依序绘制下一个刀刃波形刃的二维截型图，使其在刀具轴线上与上一个刀刃的二维截型图有一个偏移量e，同时在垂直于刀具轴线方向上与上一个刀刃的二维截型图有一个偏移量fz，fz等于切削加工过程中刀具的每齿进给量，直至绘制第n+1个刀刃波形刃的二维截型图；n+1条刀刃波形刃的二维截型图相交所包围的面积为每一个波形刃的实际切除材料面积，n+1条刀刃波形刃的二维截型图所形成的交点就是刀具波形刃上的应力集中点；步骤2，利用上述得到的不同包络线进行工件几何建模；步骤3，利用上述得到的不同包络线进行刀具波形刃的几何建模；步骤4，将步骤2和步骤3中的几何建模导入有限元仿真软件，建立工件几何和刀具几何的接触关系；步骤5，设定切削工艺参数进行数值仿真，获得刀具波形刃上应力集中点的最大应力及应力分布，应力较小的波形刃刀具的几何结构参数较优。