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申请/专利权人：哈尔滨理工大学

摘要：一种减振渐变变螺旋变齿距整体立铣刀刃线设计方法，涉及立铣刀技术领域。为解决弱刚性零件在铣削过程中，等齿距整体立铣刀因各个刀齿的铣削力波形完全相同，容易引起加工系统产生自激振动，从而导致加工后工件表面质量和表面精度较差，进而导致工件成品率较低，工作效率较差的问题。利用减振渐变变螺旋变齿距整体立铣刀刃线的理念；减振渐变变螺旋刃在变螺旋铣刀减小振动的基础上使径向铣削力更小，铣削力致变形更小；因为对于渐变变螺旋刃线而言，沿着Z轴正向，随着刀具螺旋角β的增加，刀具刃口与工件的接触长度逐渐增加，切削阻力也会有所增加，但可以避免工件发生形变，且避免加工系统产生自激振动的现象。本发明适用于立铣刀刃线设计领域。

主权项：1.一种减振渐变变螺旋变齿距整体立铣刀刃线设计方法，其特征在于：其具体方法如下：步骤一、针对有Z个切削刃，为第i个刀齿与第i+1个刀齿之间的齿间角，i为正整数，同时满足： 步骤二、设立铣刀上渐变变螺旋刃线的展开线为抛物线，在第i条刃线上设任一动点P的螺旋角为βij，即βij为第i个切削刃上的从βi0渐变到βin的渐变螺旋角，j为非负整数，apmax为刀具可使用的最大轴向背吃刀量，R为刀具半径；步骤三、在刀具底部外圆柱面上设有动点P,由点P绕z轴转动形成渐变螺旋线，并向上做加速运动；步骤四、该渐变螺旋线上设动点P的轨迹点分别是P1、…、Pi、…、Pn，为方便观察，以起点P0为原点，在X'OZ面将渐变螺旋线展开；步骤五、根据步骤四的运动曲线可知Pi的运动轨迹形成一条抛物线，于是得到渐变螺旋线方程Sx，y，z可表达如下： 式中：R为刀具半径；θi为Pi点绕Z轴转过的角度；为P点沿着圆柱转过θi的轨迹在XOY面的投影，即弧长；a为二次项系数；b为一次项系数；步骤六、在任意一点Pi处螺旋角βi是渐变螺旋线在某点的切线与Z轴的夹角，其正切值的倒数为抛物线函数在该点的一阶导数，因而，刀具螺旋角βi公式如下： 式中：βi为刀具螺旋角；步骤七、弧长公式： 式中：θi为Pi点绕Z轴的旋转角度；步骤八、利用渐变螺旋线中刀具螺旋角βi是与刀具半径R、螺旋线旋转角度θ、抛物线二次项系数a，抛物线一次项系数b有关的变量，将步骤六中的公式3和步骤七中的公式4同时代入到步骤五中的公式2中，得到渐变螺旋刃线与刀具螺旋角关系式如下： 步骤九、将以上空间方程Sixi，yi，zi进行坐标系转换，考虑齿间角的变化，将所有刃线转化为同一坐标系下，设齿数为Z的立铣刀第i条刃线的周刃刃线在新坐标系下空间方程为Ψix'i,y'i,z'i，则其空间点坐标与第一条切削刃的原坐标关系如下： 步骤十、将步骤八中得到渐变螺旋刃线与刀具螺旋角关系式代入到步骤九中的公式6中，从而得到了周刃刃线空间方程为Ψix'i,y'i,z'i的表达式；步骤十一、将步骤一至步骤十中建立的数学模型输入到MATLAB软件中，进而可以得到渐变螺旋线式立铣刀的仿真模型。

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