申请/专利权人：西南交通大学;成都天佑创软科技有限公司

申请日：2021-10-22

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN113971324B

主分类号：G06F30/17

分类号：G06F30/17

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2022.02.15#实质审查的生效;2022.01.25#公开

摘要：本发明公开了一种钻尖S型容屑槽磨削轨迹计算方法，首先，定义了容屑槽的结构参数；其次，定义了容屑槽的坐标系、磨削工艺参数以及砂轮初始姿态，建立了容屑槽的参数化数学模型；在此基础上，采用坐标变换矩阵描述砂轮运动方式，借助于运动学原理推导了基于工件坐标系的砂轮磨削位置和姿态的计算方法。本发明满足数控磨削钻尖S型容屑槽的工艺要求。

主权项：1.一种钻尖S型容屑槽磨削轨迹计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：钻尖S型容屑槽结构参数定义；将钻尖S型容屑槽的S型容屑槽刃线分成五段刃线：第一前刀面刃、钻尖倒圆刃、第二前刀面刃、槽底圆弧刃、后刀面刃；定义结构参数如下：中心钻尖角χ：钻尖回转轮廓所形成的锥角；旋转角度δA：第二前刀面刃与坐标轴X正方向所成的夹角；钻尖倒圆刃半径r1：第一前刀面与第二前刀面过渡部分圆弧的半径；槽底圆弧刃半径r2：第二前刀面与后刀面过渡部分圆弧的半径；钻尖倒圆刃展角δB：钻尖倒圆刃的展开角度；终止角度δC：第二前刀面刃延长线与后刀面刃所成的夹角；第二前刀面刃起点到钻尖中心的距离ds；第二前刀面刃末点到钻尖中心的距离dz；第二前刀面刃的横向位移dd：第二前刀面刃与钻尖中心的距离；前角γ：第二前刀面与坐标平面XZ的夹角；容屑槽角度α：容屑槽槽底圆弧曲面的切线与中心轴线所成夹角的余角；步骤2：坐标系定义；工件坐标系Ow-XwYwZw：工件坐标系原点Ow位于钻头底面圆心处，Zw方向为钻头的轴线方向，Xw轴为钻头底面坐标系原点指向周齿螺旋槽刃线起点方向；端齿坐标系Od-XdYdZd：端齿坐标系原点Od为钻头端齿的底部端面圆心，坐标轴Zd与刀具轴线重合，其正方向指向钻尖，坐标轴Xd与周齿螺旋刃线相交；步骤3：坐标系变换；由端齿坐标系到工件坐标系的变换描述如下，端齿坐标系绕其坐标轴Zd旋转再轴向平移Lw，即与工件坐标系重合，定义由端齿坐标系变换到工件坐标系的变换矩阵Md-w表达为： 步骤4：钻尖S型容屑槽刃线数学建模；根据钻尖S型容屑槽坐标系的定义可知容屑槽刃线位于端齿坐标平面XdYd，则容屑槽刃线分段表达为五个数学模型：1当dz、dd为0时，因为第二前刀面刃的终点位于坐标系原点，定义自变量t为X坐标值，其值从小到大排布，则：后刀面刃：在端齿坐标系下，后刀面刃线上任意点Pp的坐标表达为： 式中t1为后刀面刃与槽底圆弧刃交点的X坐标值，其表达式为：t1＝-r2sinδA+sinδC-δA3槽底圆弧刃：在端齿坐标系下，槽底圆弧刃线上任意点Pp的坐标表达为： 第二前刀面刃：在端齿坐标系下，第二前刀面刃线上任意点Pp的坐标表达为： 钻尖倒圆刃：在端齿坐标系下，钻尖倒圆刃线上任意点Pp的坐标表达为： 第一前刀面刃：在端齿坐标系下，第一前刀面刃线上任意点Pp的坐标表达为： 式中t3为第二前刀面刃与钻尖倒圆刃交点的X坐标值，其表达式为：t3＝ds-dzcosδA+r1sinδA-sinδA-δB8b为倒尖圆倒角刃与第一前刀面刃交点在轴Y的坐标值，即： 2当dz、dd不为0时，刃线的结构相较于dz、dd为0时并不发生改变，而发生改变的是刃线相对于端齿坐标系的位置，故方程的形式和上述相同，但需要引入dz、dd对刃线位置的影响，在此将该影响分解为对X坐标和对Y坐标的影响，具体影响的修正方程如下所示： 在引入该影响时，只需在上述方程求得的X坐标和Y坐标后分别加上影响Δxp_d和Δyp_d即可；3容屑槽刃线起始位置的修正由于刃线参数的灵活性，容屑槽刃线起点不总是交于Xd轴，故需计算出补偿转角θ使容屑槽刃线起点和周刃终点重合，由公式7和圆柱半径平面方程联立求解： 式中，Rw为钻头周齿部分的半径；在求出起始点位置后，还需求出圆心到起始点连线与坐标轴Xd的夹角θ： 由此，得到容屑槽刃线在端齿坐标系下的完整表述；步骤5：砂轮初始姿态定义；钻尖S型容屑槽的磨削工艺采用1V1锥形砂轮，以砂轮轴矢量Fg描述砂轮的磨削姿态；为了保证磨削过程中砂轮姿态的一致性，在端齿坐标系下定义砂轮初始磨削姿态；设磨削点Pp_d点的后一点为P'p_d点，两点的连线为Ft，再用工件坐标系的Z轴矢量Fz和Ft共同约束砂轮姿态，砂轮初始姿态的轴矢量Fg由Ft和Fz叉乘得到，其在端齿坐标系下表达为：Fg_d＝Ft_d×Fz14步骤6：砂轮磨削姿态计算；容屑槽角度α会改变矢量Ft，定义绕空间任一单位矢量N旋转角度α的变换矩阵为RotN,α： 式中，versα＝1-cosα；F′t_d＝RotFg,αFt_d16定义磨削点指向砂轮圆心的矢量为Fgr_d，由F't和Fg叉乘可得，其在端齿坐标系下表达为：Fgr_d＝F′t_d×Fg_d17步骤7：砂轮磨削位置计算；以砂轮大端面圆心点Og的坐标描述砂轮磨削位置，其约束条件为磨削过程中砂轮的大端圆始终与刃线接触；圆心点Og坐标在钻尖坐标系下表达为：Og_d＝Pp_d+Rg·Fgr_d18其中，Rg为砂轮大端面圆周半径；为了便于后置处理得到五轴数控工具磨床各进给轴的运动量，需要将砂轮的位置和姿态转换为磨削轨迹的刀位坐标，即在工件坐标系下表达砂轮大端圆心点Og和刀轴矢量Fg：Og_w＝Md-wOg_d19Fg_w＝Md-wFg_d20。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西南交通大学;成都天佑创软科技有限公司 一种钻尖S型容屑槽磨削轨迹计算方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD