专利名称：圆弧端齿立铣刀环形端齿刃线的形成方法
技术领域：
本发明涉及刃具制造领域，特别是一种用于数控机床加工的圆弧头立铣刀的圆弧刃线造型方法。
背景技术：
圆弧头立铣刀是数控机床加工曲面的一种常用新型结构刀具，在模具制造、汽车制造、航天航空、电子通讯产品制造等行业有着广泛应用。在圆弧头立铣刀的设计和制造中，刀刃曲线的设计和刃磨加工至关重要，因为刀刃不仅决定了刀具的外形，从而决定加工表面的形状(成形加工时)，而且对刀具切削性能、加工质量起着重要作用。在传统环形端齿立铣刀的磨削制造中，由于没有理论环形刃线模型的引导，环形端齿前刀面往往采用直接砂轮进刀的方式形成，容易产生干涉，在环形刃上形成缺口 ；在后刀面的刃磨中，环形刃后刀面与周刃后刀面的光滑过渡也很难得到保证。
发明内容
鉴于现有技术的缺点，本发明的目的是本发明建立了一种立铣刀端齿直线刃线及环形刃线的建模方法，用来建立环形立铣刀的数学模型及控制加工。本发明的目的是通过如下手段实现的圆弧端齿立铣刀环形端齿刃线的形成方法，刀具制造单元根据数据控制单元建立的数学模型和输出的参数数据加工成型圆弧端齿立铣刀，其环形端齿刃线成型中，数据控制单元采用如下的步骤建立数学模型和输出的参数数据1)输入环形刀基本设计参数；2)建立端齿刃线数学模型；3)建立环形刃线数学模型，包括顺序执行以下步骤求解周齿刃线末端切线方程；求解直线刃延长线与周齿刃线末端切线的交点；确定过直线刃及周齿刃线末端切线平面；平面与环面求交生成环形刃线；4)环形刃线参数数据的输出。采用本发明的方法，完善了圆弧端齿立铣刀环形端齿刃线的形成方法，包括端齿直线刃和环形刃。端齿直线刃保证了立铣刀端齿齿偏中心量、齿过中心量及内倾角，环形刃线采用平面曲线，且使其与直线刃和周齿刃线均光滑连接。本发明还考虑了圆弧头立铣刀端齿过中心量，齿偏中心量及内倾角，以及环形刃曲线与直线刃和周齿刃线的光滑连接，为圆弧端齿立铣刀的数字化设计与制造提供了理论基础。
如下图1为本发明的总体结构流程图。图2为端齿直线刃设计示意图。其中加为端齿直线刃左视图2b为端齿直线刃主视图，2c为理论端齿直线刃与实际端齿直线刃关系的局部放大图。图3为环形刃线形成原理示意图。
图4为端齿刃线实例图。其中如为端齿直线刃左视图，端齿直线中具有内倾角4b 为端齿直线刃主视图，直线刃具有齿偏中心量和齿过中心量，4c为端齿环形刃刃与直线刃及周齿刃线光滑连接的示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1为本发明的总体结构流程，主要包括四个步骤1.选定环形刀基本设计参数刀具直径、刃长、螺旋角、周齿锥角、端齿内倾角、齿偏中心量、齿过中心量等。2.根据环形刀基本设计参数建立端齿直线刃的数学模型，包括坐标系的变换和直线刃实际内倾直线刃数学建模；3.建立环形刃线的数学模型，包括通过求解周齿刃线末端切线方程和求解直线刃延长线与周齿刃线末端切线的交点，以及确定过直线刃及周齿刃线末端切线平面，最终形成平面与环面求交生成环形刃线，实现环形刃线与直线刃和周齿螺旋刃的光滑过渡；4.将获得的环形刃线模型输出给刀具几何造型系统可支持刀具的几何建模，将其输出给刀具磨削仿真系统和刀具制造系统，有助于提高环形刀的加工质量。其具体处理为输入选定的刀具直径和螺旋角，可建立如附图2所示的坐标系A-XJJ^与局部坐标系O1-X1Y1Z1,两坐标系原点重合，且\轴与4轴重合，&轴与\轴夹角为代。附图加中所示，端齿直线刃具有内倾角η，其端点K的位置见图2c。附图2b中，端齿直线刃具有齿偏中心量h。附图2c图中所示虚线为理论内倾刃线(1)，但由于齿偏中心量h的存在，实际内倾直线刃(2)不可能与理论内倾刃线相符，因此在直线刃的设计中，为保证其内倾角度，使内倾直线刃过位于理论内锥面(3)与环形面(4)相接圆上的点J，且与^C1OJ1平面平行并在 X1OJ1平面的投影线与&轴夹角为理论内倾角η。根据几何关系，得到在坐标系A-XJJ^中点J、K的坐标值为
Xjr = J(X0r -re sin")2 -h2 coscpr-hsincpr
<yJr = ](x0r-resin”y -h2 sin + Λ cos zJr = re cos η
xKr =-Zzsin^r
<yKr=hcoscpr
zKr = re cos η - ^j(x0r - re sin η)2 - h2 tan η从而得到在坐标系A-XJJ^中内倾刃线L1的方程及单位矢量为
权利要求
1.圆弧端齿立铣刀环形端齿刃线的形成方法，刀具制造单元根据数据控制单元建立的数学模型和输出的参数数据加工成型圆弧端齿立铣刀，其环形端齿刃线成型中，数据控制单元采用如下的步骤建立数学模型和输出的参数数据1)输入刀具直径和螺旋角；2)建立端齿刃线数学模型；3)建立环形刃线数学模型，包括顺序执行以下步骤求解周齿刃线末端切线方程；求解直线刃延长线与周齿刃线末端切线的交点；确定过直线刃及周齿刃线末端切线平面；平面与环面求交生成环形刃线；4)环形刃线参数数据的输出。
2.根据权利要求1所述之圆弧端齿立铣刀环形端齿刃线的形成方法，其特征在于，所述端齿刃线数学模型的建立，经坐标系转换后端齿内倾刃线数学模型的方程和单位矢量为
3.根据权利要求1所述之圆弧端齿立铣刀环形端齿刃线的形成方法，其特征在于，所述环形刃曲线方程的方程和单位矢量为
全文摘要
本发明公开了一种圆弧端齿立铣刀环形端齿刃线的形成方法，刀具制造单元根据数据控制单元建立的数学模型和输出的参数数据加工成型圆弧端齿立铣刀。数据控制单元采用如下的步骤建立数学模型和输出的参数数据输入刀具直径和螺旋角；建立端齿刃线数学模型；建立环形刃线数学模型，包括顺序执行求解周齿刃线末端切线方程；求解直线刃延长线与周齿刃线末端切线的交点；确定过直线刃及周齿刃线末端切线平面；平面与环面求交生成环形刃线；最后环形刃线参数数据输出至刀具制造单元。本发明建立了一种立铣刀端齿直线刃线及环形刃线的形成方法，用来建立环形立铣刀的数学模型及指导制造加工，保证周齿刃线与端齿直线刃的光滑连接。
文档编号B23P15/34GK102248387SQ20111015209
公开日2011年11月23日 申请日期2011年6月8日 优先权日2011年6月8日
发明者丁国富, 江磊, 程雪峰, 米蓉, 邹益胜, 马术文, 黎荣 申请人:成都顶为科技有限公司, 西南交通大学