[发明专利]一种立铣刀用变螺距螺旋曲面数字化模型精确建模方法

摘要

本发明公开了一种立铣刀用变螺距螺旋曲面数字化模型精确建模方法，所述方法针对硬质合金立铣刀变螺距螺旋面刃磨方法，磨削螺旋面用砂轮轮廓抽象为母面，运动形成曲面族，曲面族包络面为变螺距螺旋面，运用微分几何单参数曲面族包络原理，建立立铣刀周刃变螺距螺旋曲面数学模型。本发明通过建立立铣刀用变螺距螺旋曲面参数化数学模型，提出变螺距螺旋面数字化模型精确构建方法，实现立铣刀数字化设计制造工程背景下变螺距螺旋面数学模型、数字化模型，刃磨曲面制造模型相互关联，解决了变螺距螺旋工程曲面数字化设计、制造及仿真过程中信息不能共享的技术难题。

主权项

1.一种立铣刀用变螺距螺旋曲面数字化模型精确建模方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：步骤一、模型参数关联：(1)刃磨圆周刃前刀面螺旋面坐标系建立：动坐标系o₁‑x₁y₁z₁与砂轮固联在一起，固定坐标系o‑xyz与立铣刀固联在一起，其中，砂轮轴线与z₁轴重合，z₁与z之间的距离为A，砂轮小端面圆心与坐标原点o₁重合，立铣刀轴线与z轴重合；初始时刻，z轴和z₁轴之间夹角为β，动坐标系o₁‑x₁y₁z₁绕z轴逆时针旋转，同时沿平行于z轴方向作直线运动，t时刻，x₁轴相对初始位置转角为φ,x₁与x轴沿z轴方向运动距离为s(φ)；(2)整体硬质合金立铣刀圆周刃前刀面变螺距螺旋面参数化数学模型建立：将特定形状金刚石砂轮展成磨削加工螺旋曲面的过程抽象为空间单参数曲面族包络形成过程，磨削螺旋面用砂轮轮廓抽象为母面，运动形成曲面族，曲面族包络面为变螺距螺旋面，以砂轮母线形状参数、展成运动参数、工具与工件相对位置参数作为自变量，建立整体硬质合金立铣刀圆周刃前刀面变螺距螺旋面参数化数学模型，实现曲面设计形状与刃磨后形状的相互关联，所述整体硬质合金立铣刀圆周刃前刀面变螺距螺旋面参数化数学模型的表达式为：参数形式：向量形式：r＝r(δ,θ,φ)＝{[r(δ)(cosθcosφ‑sinθcosβsinφ)+δsinβsinφ+Acosφ]i+[r(δ)(cosθsinφ+sinθcosβcosφ)‑δsinβcosφ+Asinφ]j+[r(δ)sinθsinβ+δcosβ+s(φ)]k}；其中：I＝r(δ)r′(δ)sinβ+δsinβH＝sinβs′(φ)+AcosβJ＝‑r′(δ)cosβs′(φ)+Ar′(δ)sinβ；r(δ)为砂轮母线方程；δ为砂轮截面圆曲线距砂轮小端面距离；θ为t时刻砂轮截面圆曲线与刀具瞬时接触点P与x₁轴之间夹角；步骤二、变螺距螺旋面数字化模型构建：依据整体硬质合金立铣刀圆周刃前刀面变螺距螺旋面参数化数学模型编程，并输出计算结果，以数据点云形式输入数字化建模软件，通过数据点云重构的方式建立变螺距螺旋面数字化模型。