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申请/专利权人：哈尔滨理工大学

摘要：本发明公开了一种立铣刀容屑槽截面方向确定方法，涉及铣刀生产制造技术领域，通过采集立铣刀的可量化切削加工参数、冷却液排出参数以及金属碎屑的排屑路径相关参数，利用这些参数分析生成的影响指数，能够更精确地评估切削条件和冷却液排出系统对排屑效率的影响；通过建立截面角微调模型，对截面角结果进行微调，可以显著减少冷却液流速对金属碎屑排屑路径的不利影响，这种方法能够在设计阶段就综合考虑多种影响因素，优化容屑槽的截面方向设计，预期能够显著提高立铣刀的排屑效率和加工性能，减少试验调整的次数和成本，从而在加工精度、效率和工具寿命方面实现明显的改进。

主权项：1.一种立铣刀容屑槽截面方向确定方法，该方法用于立铣刀上刀体（1）的容屑槽（2）设计，所述容屑槽（2）槽形曲线由最速曲线构成，且所述刀体（1）上包括预设冷却液孔，其特征在于：所述最速曲线第一端与刀体（1）上前刀面（3）相切，最速曲线第二端与刀体（1）上第一后刀面（4）相切，第一后刀面（4）端部设置有第二后刀面（5），所述第二后刀面（5）与最速曲线槽末端切线之间的夹角为的锐角，并且取值区间为10°-20°；所述最速曲线的公式为： 立铣刀的半径R与具有如下关系： 式中，是动圆半径，用于控制最速曲线的曲率半径；是最速曲线上任意一点与动圆的圆心连线和滚动方向的法线的夹角，，即动圆滚动的角度，用于控制最速曲线的长度；具体为以下步骤：步骤S1：确定流屑角，流屑角为切削刃上任意一点在前刀面（3）上的切屑流出方向与切削刃法向方向的夹角，表达式如下： 确定截面角，截面角为切削刃上任意一点处的流屑角和螺旋角确定，表达式如下所示： 式中：为切削刃与切削方向的夹角、为法向剪切角、为斜剪切角、为法向前角、为螺旋角、c为修正系数；所述刀体（1）刀尖向右水平放置，以切削刃上任意一点为圆心，该点在前刀面（3）上的法向绕该点顺时针旋转截面角后的方向即为容屑槽（2）截面的法向，截面角由流屑角和螺旋角共同得出；步骤S2、采集立铣刀可量化的切削加工参数，以及通过容屑槽（2）排出的冷却液参数，并采集金属碎屑排屑路径的相关参数A；所述金属碎屑排屑路径的相关参数A包括流屑角、切削长度和切削声音参数，并依次进行标定，形成流屑角、切削长度Cl和切削声音参数CSp，相关参数A通过以下公式表示； 其中，c1、c2、c3为相应属性的正权重系数，c1+c2+c3=1；所述可量化的切削加工参数包括切削速度、进给率、切削深度、刀具材料指标、工件材料指标和刀具几何参数，并依次进行标定，形成切削速度Vc、进给率f、切削深度Sd、刀具材料指标Kt、工件材料指标Kw和刀具几何参数P；其中，刀具材料指标Kt使用加权求和来量化刀具材料的性能，表达式如下； 其中，a1、a2、a3为相应属性的正权重系数，根据实际需求确定，且a1+a2+a3=1，Yd1表示刀具硬度、Rx表示刀具韧性、Nm表示刀具耐磨度；工件材料指标Kw使用加权求和来量化工件材料的性能，表达式如下； 其中，b1、b2、b3为相应属性的正权重系数，根据实际需求确定，且b1+b2+b3=1，Yd2表示工件材料的硬度、Qd表示强度、RDx表示热导性；刀具几何参数包括刀尖半径、前角、后角；将刀具几何参数表示为一个向量：，其中，是刀尖半径，是前角，是后角；所述冷却液参数包括冷却液流量、冷却液压力、喷射角度和冷却液温度，并依次进行标定，形成冷却液流量Ql、冷却液压力Yp、喷射角度Pj和冷却液温度Wt；步骤S3、获取切削加工参数并进行分析处理，生成第一影响指数，第一影响指数用于评估切削条件对相关参数A的影响程度；所述获取切削加工参数并进行分析处理，生成第一影响指数，第一影响指数用于评估切削条件对相关参数A的影响程度，具体包括以下内容；定义第一影响指数为，计算公式如下： 其中，是一个根据切削参数设计的高等积分函数，用于评估切削参数对切削效果的综合影响，而分母中的指数函数用于归一化金属碎屑排屑路径的相关参数，a,b,c是与相关的权重系数，用于调整这些参数在影响指数中的相对重要性；并定义函数如下： 其中，e1、e2、e3是调整切削速度Vc，进给率f，切削深度Sd在函数中影响的正系数，|P|表示刀具几何参数向量的模； 为第一影响指数，用于评估切削条件对金属碎屑排屑路径的影响程度；为流屑角，表示切屑流出的方向；Cl为切削长度；CSp为切削声音参数；Vc为切削速度；f为进给率；Sd为切削深度；Kt为刀具材料指标；Kw为工件材料指标；P为刀具几何参数，包括刀尖半径，前角，后角；设定第一影响指数在[0.1,10]区间内，数值越大，表示切削条件对金属碎屑排屑路径的影响越大，并设定[0.1,10]区间内的低阈值和高阈值分别为h1、h2，且0.1＜h1＜h2＜10，h1＜4，h2＞7；步骤S4、获取冷却液参数进行分析处理，生成第二影响指数，第二影响指数用于评估冷却液排出系统对相关参数A的影响程度；定义第二影响指数的计算公式为： 的值域设定为，表示冷却液排出系统对相关参数A影响程度的评估从无影响0到最大影响1，较高的值意味着冷却系统对切削效率和质量有较大的正面影响，反之则表示影响较小； ，是根据流屑角、切削长度Cl和切削声音参数CSp计算得到的相关参数A的综合值；是参数A的最大值，用于归一化，确保在0到1之间；Ql是冷却液流量，和是调整冷却液流量影响的系数；Yp是冷却液压力，是冷却液压力的最大值，用于归一化；Pj是喷射角度，用于评估其对冷却效果的影响；Wt是冷却液温度，是冷却液温度的最大值，用于归一化；是调节冷却液压力影响的指数系数；步骤S5、接收第一影响指数和第二影响指数并进行分析处理，建立截面角微调模型，基于截面角微调模型，对确定的截面角结果进行微调，以减小冷却液自身流速对金属碎屑原本最速曲线排屑路径的影响；定义截面角微调模型计算公式为： 的值域设计为（0,1，其中接近0表示微调效果最小，即冷却液流速的变化对排屑路径的影响最小；接近1表示微调效果最大，即冷却液流速的变化对排屑路径的影响最大；在截面角微调模型计算公式中，为第一影响指数；为第二影响指数；为截面角，是切削刃上任意一点处的流屑角和螺旋角确定的角度；是一个调整因子，用以平衡和在截面角微调模型中的影响；是用于调整和交互作用的非线性系数；是一个调整因子，用以衡量冷却液流速变化量；是对排屑路径的影响程度；代表冷却液流速变化量。

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