本發(fā)明涉及刀具設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體為一種雙圓弧圓角立銑刀設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)前的模具加工行業(yè)中，半精加工階段普遍依賴于圓角立銑刀進(jìn)行高效切削。然而，一旦圓角立銑刀的圓角尺寸確定，其加工效能和成品質(zhì)量便受到固有局限，難以同時(shí)滿足高效和高精度的加工需求。針對(duì)這一挑戰(zhàn)，本研究提出了一種創(chuàng)新的雙圓弧圓角立銑刀設(shè)計(jì)方法。

2、此方法設(shè)計(jì)的雙圓弧圓角立銑刀，通過參數(shù)化幾何結(jié)構(gòu)的引入，賦予了刀具更高的靈活性和適應(yīng)性。具體來說，基于模具曲面曲率分布的詳細(xì)分析，可以針對(duì)性地選擇最匹配的雙圓弧刀具參數(shù)，旨在實(shí)現(xiàn)加工質(zhì)量與加工效率的最優(yōu)化。這種匹配性設(shè)計(jì)不僅突破了傳統(tǒng)圓角立銑刀的局限性，還為實(shí)現(xiàn)模具的高效高精加工提供了新的解決方案。

3、通過本發(fā)明的實(shí)施，模具制造商能夠根據(jù)不同模具曲面的復(fù)雜度和加工要求，定制出最合適的雙圓弧圓角立銑刀，從而在提高加工效率的同時(shí)，確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定與提升。這一創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)方法無疑將極大地推動(dòng)模具加工技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種雙圓弧圓角立銑刀設(shè)計(jì)方法，已解決背景技術(shù)中存在的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種雙圓弧圓角立銑刀設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

3、步驟一、定義刀具半徑為r；

4、定義圓角部母線圓弧1的圓弧半徑為c1；

5、定義圓角部母線圓弧2的圓弧半徑為c2；

6、定義圓角部母線圓弧1的圓心角為α1；

7、定義圓角部母線圓弧2的圓心角為α2；

8、定義圓角部母線徑向長(zhǎng)度為r；

9、定義圓角部母線軸向長(zhǎng)度為d；

10、上述刀具半徑r>r；

11、步驟二、構(gòu)建坐標(biāo)系和刀具端部回轉(zhuǎn)面參數(shù)方程；

12、以周刃部(6-3)回轉(zhuǎn)面和圓角上部切削刃(6-2)回轉(zhuǎn)面相接面圓心為坐標(biāo)系原點(diǎn)om，建立刀具直角坐標(biāo)系om-xyz，以刀具回轉(zhuǎn)軸為z軸，以雙圓弧圓角立銑刀底面(6-5)與軸線3交點(diǎn)為刀尖點(diǎn)，沿著刀尖點(diǎn)垂直指向刀柄部(6-4)為z軸正方向，以周刃部(6-3)切削刃起始位置方向?yàn)閤軸方向，y軸方向遵從右手定則，限定圓角部母線圓弧2的圓心o2坐標(biāo)為(r-c2，0)，限定圓角部母線圓弧1的圓心o1坐標(biāo)為(r-r，(r-c2)tanα2)；

13、坐標(biāo)系xoz面內(nèi)，以點(diǎn)(r-c2，0)為圓心o2，以c2為半徑，以α2為圓心角，以(r，0)為起點(diǎn)，做出圓角部母線圓弧2，以點(diǎn)(r-r，(r-c2)tanα2)為圓心o1，以(r-c2)secα2+c2為半徑，以α1為圓心角，以(r-c2+c2*cosα2，-c2*sinα2)為起點(diǎn)，做出圓角部母線圓弧1；

14、步驟三、根據(jù)雙圓弧幾何關(guān)系構(gòu)建刀具參數(shù)之間的計(jì)算公式；

15、根據(jù)圖中幾何關(guān)系得到，雙圓弧圓角立銑刀圓角部分d＝c1-(c1-c2)sinα2；

16、步驟四、將圓角部母線圓弧1和圓角部母線圓弧2表示為r，d，α2的表達(dá)式；

17、由步驟三的計(jì)算公式得出圓角部圓弧母線2的半徑c2和圓角部圓弧母線1的半徑c1，

18、進(jìn)一步的，所述步驟二中圓角部母線圓弧2和圓角部母線圓弧1的計(jì)算公式分別為

19、進(jìn)一步的，所述的一種雙圓弧圓角立銑刀設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述圓角部上圓環(huán)面5計(jì)算公式為

20、進(jìn)一步的，所述的一種雙圓弧圓角立銑刀設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述圓圓角部下圓環(huán)面4的計(jì)算公式為與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

21、(1)上述方法設(shè)計(jì)的雙圓弧圓角立銑刀，通過參數(shù)化幾何結(jié)構(gòu)的引入，賦予了刀具更高的靈活性和適應(yīng)性。具體來說，基于模具曲面曲率分布的詳細(xì)分析，可以針對(duì)性地選擇最匹配的雙圓弧刀具參數(shù)，旨在實(shí)現(xiàn)加工質(zhì)量與加工效率的最優(yōu)化。這種匹配性設(shè)計(jì)不僅突破了傳統(tǒng)圓角立銑刀的局限性，還為實(shí)現(xiàn)模具的高效高精加工提供了新的解決方案。

22、(2)上述方法設(shè)計(jì)的雙圓弧圓角立銑刀，可以通過不同參數(shù)組合實(shí)現(xiàn)加工中切削力的調(diào)整，可以減小徑向力及軸向力，減小加工過程刀具跳動(dòng)及振動(dòng)的產(chǎn)生，進(jìn)而提高刀具加工精度。同樣上述方法設(shè)計(jì)的雙圓弧圓角立銑刀，可以實(shí)現(xiàn)高效加工及高精加工兩種效果，當(dāng)加工行距相同時(shí)，加工殘留高度更小，從而加工質(zhì)量更高。當(dāng)采用等殘留高度方法加工時(shí)，加工行距更大，加工效率更高。

技術(shù)特征：

1.一種雙圓弧圓角立銑刀設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙圓弧圓角立銑刀設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述步驟二圓心角α1及α2之間存在特定角度關(guān)系，具體關(guān)系為α1+α2＝π/2。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙圓弧圓角立銑刀設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述圓角部母線圓弧1和圓角部母線圓弧2的存在特定幾何關(guān)系為相切。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙圓弧圓角立銑刀設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述步驟四中圓角部圓弧母線1的半徑c1和圓角部圓弧母線2的半徑c2繞z軸旋轉(zhuǎn)一周形成圓角部下圓環(huán)面4和圓角部上圓環(huán)面5，圓角部下圓環(huán)面4和刀具底面(6-5)相切，圓角部上圓環(huán)面5和周刃部(6-3)圓柱面相切。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙圓弧圓角立銑刀設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述步驟三中圓角部軸向長(zhǎng)度d<r。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙圓弧圓角立銑刀設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述步驟一中圓角部母線圓弧1半徑c1>r，圓角部母線圓弧2半徑c2<r。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙圓弧圓角立銑刀設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述步驟二中圓角部母線圓弧2的圓心角α2取值范圍是0≤α2≤90°。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙圓弧圓角立銑刀設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述步驟二中圓角部母線圓弧2和圓角部母線圓弧1的計(jì)算公式分別為

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種雙圓弧圓角立銑刀設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述圓角部上圓環(huán)面5的計(jì)算公式為

10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種雙圓弧圓角立銑刀設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述圓角部下圓環(huán)面4的計(jì)算公式為

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種雙圓弧圓角立銑刀設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：設(shè)刀具半徑為R，刀具圓角部母線徑向長(zhǎng)度r、定義刀具圓角部分母線由兩段相切圓弧組成，定義各圓弧圓心角及圓弧半徑等相關(guān)幾何參數(shù)，定義刀具坐標(biāo)系及刀具端部母線及回轉(zhuǎn)面參數(shù)方程，定義圓弧圓心位置及圓弧起點(diǎn)位置。根據(jù)幾何關(guān)系構(gòu)建刀具參數(shù)之間的計(jì)算公式，包括圓角部母線軸向長(zhǎng)度及雙圓弧幾何參數(shù)表達(dá)式，以實(shí)現(xiàn)雙圓弧圓角立銑刀的參數(shù)化設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)方法屬于刀具設(shè)計(jì)領(lǐng)域，所設(shè)計(jì)刀具刀柄部與刀刃部分別位于刀具兩端，所述刀柄部末端與刀刃部起始端固定連接，所述刀柄部呈圓柱狀，所述刀刃部分為兩個(gè)部分，包括周刃部及環(huán)刃部，所述周刃部表面均勻分布多條切削刃，每條切削刃繞軸線螺旋分布。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)高效加工及高精加工兩種效果，效率相同時(shí)加工質(zhì)量更好，當(dāng)加工質(zhì)量相同時(shí)加工效率更高，并且通過變換圓弧幾何參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)徑向切削力的減小，進(jìn)而減少加工振動(dòng)的產(chǎn)生。

技術(shù)研發(fā)人員：范夢(mèng)超,畢春旭,宋文豪,李旭光
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9