球面砂輪數控磨削復雜形狀刀具的研究.pdf

1、復雜形狀刀具特指刀體形狀為圓錐面、橢球面等任意可能的回轉面或其組合，且刃形復雜的回轉面刀具，被廣泛應用于航空航天、汽車、模具等領域。目前，國內高品質復雜形狀刀具的制造仍依賴于進口CNC工具磨床及其配置的磨削加工軟件。
　　 借鑒制造業(yè)中的可重構思想和程序設計中的模塊化理念，提出基于模塊的復雜形狀刀具切削刃數學模型，以提高其通用性；推導了基于直母線體單元、基于圓弧母線體單元的等導程（或等螺旋角）螺旋切削刃、過球頂的平面曲線切削刃的

2、數學模型及其邊界條件，以構建切削刃數學模型中的基本模塊；開發(fā)了基于AutoCAD 平臺的復雜形狀刀具設計模塊。
　　 提出了采用球面砂輪CNC 磨削復雜形狀刀具的加工工藝，利用球面的適應性，減少磨削加工所需機床聯(lián)動軸數、實現前刀面在不同形狀刀體結合部位的光滑過渡；構建了基于刀具設計法前角和切削刃曲線的游動坐標系，以主動控制被磨削刀具的法前角，簡化刀位計算；確立了刀位計算的約束條件，推導出球面砂輪磨削前刀面時的刀位計算公式；探討了

3、刀位數據的后置處理方法。與目前廣為應用的采用碟形砂輪的加工工藝相比，采用球面砂輪可使磨削圓錐球頭立銑刀前刀面所需的機床聯(lián)動軸數由五軸減少到四軸，并能實現復雜形狀刀具前刀面在不同形狀刀體結合部位的光滑過渡。
　　 針對球面砂輪磨削復雜形狀刀具的加工工藝，提出了“立式”CNC工具磨床的原理模型，它在工件安裝方式、機床結構布局上明顯區(qū)別于現有的CNC工具磨床；分別以銑刀的“在位重磨”、以機床結構創(chuàng)新為目的，構建了若干機床結構布局模型。

4、
　　 針對復雜形狀刀具的前刀面等功能表面包絡成形的特點，探討了基于仿真加工的球面砂輪參數的確定方法；歸納了球面砂輪的參數對被磨削刀具前刀面、容屑槽及刀齒強度等的影響，為確定球面砂輪的參數提供了依據。
　　 自主開發(fā)了基于VC++和OpenGL的復雜形狀刀具仿真加工軟件，探索了仿真加工環(huán)境的構建方法；通過“離散-求交-過濾-重構”實現對材料去除過程的幾何仿真；
　　 提出了基于偏轉角θ一維優(yōu)化的刀具毛坯自適應離散

5、方法，以兼顧仿真加工精度和效率；研究了特征點的求解方法、確立了“過濾”特征點時應遵循的包容原則，以獲取被磨削刀具各離散端截面的廓形；探討了判別各有效特征點之間相關性的原則及相關算法，以實現被磨削刀具的實時重構。與基于AutoCAD 二次開發(fā)的仿真加工模塊相比，實時性好，圓錐球頭立銑刀前刀面的仿真加工時間可由375 秒縮減到11 秒。
　　 以圓錐球頭立銑刀為例，利用基于AutoCAD 二次開發(fā)的仿真加工模塊，驗證了本文提出的加工