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专利号: 201910104150X
申请人: 淮阴工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 机床;其他类目中不包括的金属加工
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于尼曼蜗轮数学模型的高效侧刃精铣加工方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:求解蜗杆齿面某接触点最大法曲率;

步骤2:求解蜗杆与蜗轮两共轭齿面在某接触点沿接触线法向的诱导法曲率;

步骤3:求解蜗轮齿面某接触点的最大法曲率与最小曲率半径;

步骤4:求解蜗轮齿面最小曲率半径;

步骤5:确定刀轨走刀步长;

步骤6:确定相邻刀轨行间距;

步骤7:获得蜗轮齿面的刀触点和法向量及合理划分刀具切削刃;

步骤8:求解端铣刀的刀轴矢量;

步骤9:求解端铣刀的刀位点;

步骤10:干涉检查及处理后生成刀位文件;操作完成。

2.根据权利要求1所述的一种基于尼曼蜗轮数学模型的高效侧刃精铣加工方法,其特征在于:所述的步骤1中求解最大法曲率是基于齿轮啮合与微积分几何原理,在三维软件中建立尼曼蜗杆副的数学模型,通过基本量的计算公式可分别求出曲面第一和第二基本量;

接着将计算出的基本量带入公式中求解出该点主曲率的最大值和最小值,经数值比较后,获得蜗杆齿面在该点的最大法曲率kgn,设kgn沿着主方向

3.根据权利要求2所述的一种基于尼曼蜗轮数学模型的高效侧刃精铣加工方法,其特征在于:所述的步骤2中求解诱导法曲率是先通过下列公式算出蜗杆齿面上的点沿蜗杆与蜗轮啮合时的相对速度 方向的法曲率和短程挠率,公式如下:上式中 为蜗杆齿面上点沿 方向的法曲率和短程挠率, 为砂轮面上点沿 方向的法曲率和短程挠率, 为砂轮与蜗杆啮合时的诱导法曲率和诱导短程挠率;

在求出法曲率和短程挠率后,再通过公式:

求解出蜗杆与蜗轮两共轭齿面在接触点沿接触线法向的诱导法曲率上式中:

式中, 由上述算法可得, 为单位时间内蜗杆绕中心轴回转的角度,分别为蜗轮蜗杆的角速度,式中可令 则 其中 分别为

接触点在蜗杆、蜗轮坐标系中的径矢, 为蜗杆相对蜗轮的速度,是 的速度分量,为齿面任一点处的法向量,nx1、ny1、nz1是 三个方向的分量。

4.根据权利要求3所述的一种基于尼曼蜗轮数学模型的高效侧刃精铣加工方法,其特征在于:所述的步骤3中求解最大法曲率与最小曲率半径是将所述的诱导法曲率和最大法曲率带入公式中,求得该啮合点在蜗轮齿面沿 方向的法曲率kln,依据啮合原理可知,kln即为该啮合点在蜗轮齿面的最大法曲率;

再将最大法曲率带入公式 中,求得该点最小的法曲率半径。

5.根据权利要求4所述的一种基于尼曼蜗轮数学模型的高效侧刃精铣加工方法,其特征在于:所述的步骤4中求解蜗轮齿面最小曲率半径是通过步骤1-3,依次求得尼曼蜗杆副上啮合点的最小曲率半径Rn,经数值比较后,得到蜗轮齿面的最小法曲率半径Rmin。

6.根据权利要求5所述的一种基于尼曼蜗轮数学模型的高效侧刃精铣加工方法,其特征在于:所述的步骤5中确定刀轨走刀步长是将步骤4中求解出的蜗轮齿面的最小法曲率半径Rmin带入 式中,求解出在规定逼近误差εs内的相邻刀触点间的走刀步长Ls;接着利用三维软件,沿着蜗轮轴向以小于LS的距离去截取齿面;

所述的步骤6中确定相邻刀轨行间距是将步骤4中求解出的蜗轮齿面的最小法曲率半径Rmin带入公式中,求解出满足一定残差Δ的刀路相邻轨迹间的距离τ;再利用三维软件,从齿顶到齿根以小于τ的距离均匀划分刀路轨迹。

7.根据权利要求6所述的一种基于尼曼蜗轮数学模型的高效侧刃精铣加工方法,其特征在于:所述的步骤7中合理划分刀具切削刃是将所述的走刀步长LS和刀轨间距τ带入三维软件,对修形蜗轮齿面进行离散化,获得刀触点坐标与法向量数据;接着利用三维软件将刀触点坐标拟合成刀轨,然后根据齿面的刀轨行数,将刀具的切削刃进行划分。

8.根据权利要求7所述的一种基于尼曼蜗轮数学模型的高效侧刃精铣加工方法,其特征在于:所述的步骤8中求解端铣刀的刀轴矢量是通过刀触点坐标和法向量数据,计算得出刀轴矢量

9.根据权利要求8所述的一种基于尼曼蜗轮数学模型的高效侧刃精铣加工方法,其特征在于:所述的步骤9求解端铣刀的刀位点是在获得蜗轮齿面的刀触点、刀触点的法向量、刀轴矢量后,先将刀轴矢量的相反矢量、刀触点法向量单位化,然后根据单位化的刀触点法向量和刀触点坐标得到与刀轴线的交点;最后根据单位化的刀轴矢量的相反矢量和刀轴线的交点求解出端铣刀的刀位点。

10.根据权利要求9所述的一种基于尼曼蜗轮数学模型的高效侧刃精铣加工方法,其特征在于:所述的步骤10中干涉检查及处理是将刀位点和刀轴矢量,以及另一齿面内任意一点带入公式 中,即可对另一齿面进行干涉检测;直至计算结果满足上式,则判定侧铣精铣刀轨不存在干涉情况;最后利用CAM技术将蜗轮齿面无干涉的刀位数据生成刀位文件;操作完成。