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申请/专利权人：哈尔滨理工大学

摘要：本发明公开了一种基于活动标架的复杂曲线刃的螺旋槽磨削方法，其包括：工件全局坐标系和砂轮坐标系的建立；在工件全局坐标系内芯厚模型的建立；在工件全局坐标系内切削刃曲线的建立和离散；根据螺旋槽的切削刃和芯厚模型，在任意切削刃曲线离散点处砂轮位姿的计算方法；砂轮磨削整个螺旋槽砂轮轨迹的计算流程的建立。该方法不仅可以对圆柱立铣刀的螺旋槽进行精准磨削，还可以实现对变芯厚的圆锥铣刀螺旋槽进行磨削。

主权项：1.一种基于活动标架的复杂曲线刃的螺旋槽磨削方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：确定全局坐标系和工件的位置关系，建立工件的数学模型和芯厚的数学模型；确定砂轮坐标系和砂轮的位置关系，建立砂轮的数学模型；步骤2：结合工件的数学模型，依据螺旋角的定义和切削刃曲线螺旋角变化确定切削刃曲线；将切削刃曲线离散获得离散点P，根据离散点在切削刃曲线的切向量T、离散点在切削刃曲线所在回转面的法向量N以及两者叉乘获得的副法向量B建立该点的活动标架；步骤3：在砂轮圆弧倒角上任取一点作为磨削点，砂轮在活动标架内的初始位姿满足以下条件：1、砂轮圆弧磨削点的法向和活动标架的副法向量B共线；2、砂轮的轴线在活动标架的P-TB组成的平面内；步骤4：将砂轮和活动标架一同绕着向量T旋转γ，获得新的活动标架为P-T1B1N1；步骤5：将砂轮和活动标架一同绕着向量B1旋转δ，使得砂轮的数学模型和芯厚的数学模型之间的最小距离满足设定误差需求；步骤6：依照步骤3至步骤5计算每个砂轮离散点的砂轮位姿，按照切削刃上的离散顺序将砂轮位姿有序的排列获得砂轮的磨削轨迹；其中，在全局坐标系O-XYZ内，工件的数学模型的表达式为： 其中，x、y和z为工件表面点在全局坐标系中的坐标，θt为切削刃曲线上的点在XOY平面投影的圆周角，Rtoolz为刀具在Z截面的半径；在全局坐标系O-XYZ内，芯厚的数学模型的表达式为： 其中，xcore、ycore和zcore为刀具芯厚表面点在全局坐标系中的坐标，θc为芯厚回转曲面上的点在XOY平面投影的圆周角，Rcorez为刀具的芯厚部分在Z截面的半径；在砂轮坐标系Ow-XwOwYw内，砂轮的数学模型的表达式为： 其中，xwheel、ywheel和zwheel为砂轮表面点在砂轮坐标系中的坐标，θ为砂轮面上的点在XwOwYw平面投影的圆周角，Rwheelz为砂轮在Z截面的半径；切削刃曲线的离散点在全局坐标系内表示为：[xP，yP，zP]；由全局坐标系O-XYZ和活动标架Pi-TiBiNi之间的关系，获得旋转矩阵MR及平移矩阵MM： 式中，i为离散点标号；磨削点在砂轮坐标系表示为：G＝[xG,yG,zG]式中，xG、yG和zG为磨削点在砂轮坐标系中的坐标；由砂轮坐标系Ow-XwYwZw和活动标架Pi-TiBiNi之间的关系，获得旋转矩阵MR1及平移矩阵MM1： 式中，μ为砂轮旋转的角度；绕着向量T旋转γ后，由活动标架之间的关系，获得旋转矩阵MR2： 绕着向量B1旋转δ后，获得旋转矩阵MR3： 根据获得的旋转矩阵和平移矩阵，计算每个砂轮离散点的砂轮位姿，计算公式如下： 式中，X、Y和Z为砂轮离散点的砂轮位姿。

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