[发明专利]一种具有强鲁棒性的整体刀具容屑槽形状预测方法

说明书

本发明公开了一种具有强鲁棒性的整体刀具容屑槽形状预测方法，用于协助整体刀具制造过程中刃磨工艺的制定和检验。本发明基于实际刃磨过程，采用图形方法使得求解模型不受砂轮轮廓形状的限制，采用矩阵解法充分利用其优势，建立的容屑槽模型在建模精度、速度、鲁棒性上有大大的提高，经实际验证，本发明精度高，鲁棒性好，适用于容屑槽槽宽小于358度的各种槽型及各种位置和各种形状的砂轮。

技术领域

本发明涉及整体刀具容屑槽的刃磨建模方法领域，具体为一种具有强鲁棒性的整体刀具容屑槽形状预测方法。

背景技术

容屑槽是立铣刀、钻头等整体刀具的关键结构之一，其形状精度直接影响刀具实际径向前角、芯厚、刚度、切削刃强度以及容屑能力。然而，整体刀具容屑槽为空间复杂螺旋面，通常采用砂轮进行磨削开槽，加工成本高、效率低。随着钛合金、镍基合金、高温合金等新型难加工材料以及薄壁件、异形件等新型难加工结构特征的不断涌现，整体刀具容屑槽形状向多样化、复杂化、精准化方向发展，对容屑槽制造工艺提出了新的挑战。目前，通过预测容屑槽加工后形状，减少实际试验次数，是提高容屑槽制造工艺制定效率和制定精度的关键技术之一。容屑槽加工过程中砂轮相对于刀具棒料做包络运动，根据包络原理，通过解析法可计算获得容屑槽模型，但此种方法不适用于轮廓存在奇点或二次曲线的砂轮。为解决现有方法无法满足求解存在不连续点砂轮刃磨容屑槽模型的问题，现有方法中虽提出了一种任意位置任意形状砂轮刃磨容屑槽模型预测方法，但该方法仅适用与槽宽小于180度的情况。

发明内容

发明目的：在实际加工生产之前对容屑槽形状进行精确预测是容屑槽加工工艺制定的重要组成部分，现有容屑槽预测方法具有一定的局限性，为满足整体刀具容屑槽形状多样化、复杂化、精确化的发展要求，本发明提出了一种具有强鲁棒性的整体刀具容屑槽形状预测方法。

技术方案：一种具有强鲁棒性的整体刀具容屑槽形状预测方法，包括以下步骤：

步骤1：获得容屑槽刃磨过程中砂轮外轮廓面与Z_T＝0坐标平面交点坐标p_i＝(xi，yi)；

步骤2：根据步骤1中交点坐标p_i＝(x_i，y_i)得到每个交点p_i与坐标原点O_T的距离组成n×3阶矩阵P＝[X，Y，D]，其中，O_T为刀具固连坐标系O_T-X_TY_TZ_T中的坐标原点，p_i值由步骤1得到，下标i代表点的序号，i值为从1到n的自然数，n为交点总个数，X、Y和D分别为x₁，x₂...x_n、y₁，y₂...yn和d₁，d₂...dn构成的n×1阶矩阵；

步骤3：根据步骤2中刀具固连坐标系O_T-X_TY_TZ_T得到X_T轴绕Z_T正方向顺时针旋转至每个交点p_i所旋转的角度α_i，生成矩阵PP＝[X，Y，D，a]，其中α为α₁，α₂...α_n构成的n×1阶矩阵，α_i∈[0，360]；