設(shè)計(jì)刀具刃口鈍化帶形狀和大小的方法
【專利說(shuō)明】
[0001 ] 技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明與通過(guò)理論模型控制刀片刃口形貌、鈍化帶大小從而指導(dǎo)實(shí)際加工中提高切削質(zhì)量、增加刀具的耐久度的方法有關(guān)，與刀片刃口形貌以及鈍化帶大小對(duì)切削過(guò)程的綜合影響有關(guān)。
[0002]【背景技術(shù)】:
在實(shí)際切削過(guò)程中，切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量對(duì)于整個(gè)切削過(guò)程的效果起到了絕對(duì)的影響作用。但是，不同形貌的刃口以及不同大小的鈍化帶由于刃口切削的剪切效果也影響著切肩的流向以及刀片的耐用度，成為刀具切削中一個(gè)不可忽視的因素，作為刀具的第四大關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)被重要提出。隨著使用者以及使用環(huán)境對(duì)刀片要求越來(lái)越高的今天，滿足合適的刃口形貌以及最佳的鈍化帶大小的刀片成為了一個(gè)提升切削效果，增加刀具壽命的重要環(huán)節(jié)。因此，構(gòu)建刃口的理論模型以及進(jìn)行相關(guān)的理論分析對(duì)于指導(dǎo)實(shí)踐具有重要作用

【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是提供一種可優(yōu)化實(shí)際切削加工過(guò)程以及增加刀具的耐久度的設(shè)計(jì)刀具刃口鈍化帶形狀和大小的方法。
[0003]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
1、設(shè)計(jì)刀具刃口鈍化帶形狀和大小的方法，包括以下步驟:
1)在UG三維設(shè)計(jì)軟件建立刀片切削三維模型；
2)通過(guò)參數(shù)調(diào)整刀具刃口鈍化帶形狀與大小，形成不同的刃口形狀，并得到相應(yīng)的刃口法剖面二維模型；
3)將刃口法剖面二維模型通過(guò)導(dǎo)入到CAD中進(jìn)行尺寸縮放調(diào)整，最后形成能夠?qū)敕抡孳浖械奈募袷?.dxf ；
4)在切削仿真軟件第三波中導(dǎo)入上一步的刀具刃口法剖面二維模型，分析簡(jiǎn)單刃口不同形貌對(duì)切削影響或直接導(dǎo)入U(xiǎn)G三維模型，分析復(fù)雜刃型變尺度鈍化帶對(duì)切削性能的影響；
5)通過(guò)設(shè)置切削加工參數(shù)，以及定義工件材料和刀具材料，做好仿真前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備；
6)進(jìn)行仿真分析的運(yùn)行，根據(jù)不同的刃口鈍化帶形狀采用不同的切削參數(shù)進(jìn)行仿真，進(jìn)行多組對(duì)比仿真實(shí)驗(yàn)；
7)從多組對(duì)比仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果中分析壓力曲線、切削力橫向力曲線、溫度場(chǎng)分布，通過(guò)對(duì)比同一加工參數(shù)不同鈍化帶刀具的切肩流向以及同一鈍化帶不同加工參數(shù)的切削流向得出最佳刀具刃口鈍化帶形狀和大小參數(shù)。
[0004]在步驟2)建立刃口法剖面變尺度二次曲線理論模型，為建立刃口法剖面二維模型提供基礎(chǔ)，步驟4)通過(guò)在UG中使用表達(dá)式功能來(lái)建立對(duì)變尺度二次曲線鈍化帶參數(shù)的控制模塊，在UG三維設(shè)計(jì)軟件中，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的梯扣刀片刃口尺寸要求，通過(guò)草圖繪制、拉伸切割、邊界約束命令建立刀片三維模型，將刃口切削帶劃分為9個(gè)基本點(diǎn)，5個(gè)基本段:齒底，10°側(cè)刃，3°側(cè)刃，圓弧刃，頂刃)，將頂刃法剖面視為刃口二次曲線基本理論模型，通過(guò)軟件中倒圓命令結(jié)合表達(dá)式命令設(shè)置每個(gè)基本段的PZ1、PZ2的值，從而控制鈍化帶大小以及刃口形貌。
[0005]本發(fā)明以切削刃法剖面投影二次曲線理論模型建立為基礎(chǔ)，結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的石油管螺紋梯扣刀片參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，在UG三維軟件中通過(guò)倒圓命令和表達(dá)式命令設(shè)置變尺度二次曲線鈍化帶的參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊。根據(jù)需要將刀片三維切削帶通過(guò)鈍化帶參數(shù)模塊調(diào)整成相應(yīng)的鈍化帶大小以及刃口形狀，對(duì)刃口齒頂法剖面進(jìn)行投影得到相應(yīng)的二維刃口法剖面模型；將該模型通過(guò)2D轉(zhuǎn)化命令導(dǎo)入CAD中轉(zhuǎn)化為DXF格式;將該刃口法剖面或者復(fù)雜刃口三維模型導(dǎo)入切削仿真軟件第三波，并對(duì)導(dǎo)入的刀具進(jìn)行網(wǎng)格劃分，約束邊固定，通過(guò)設(shè)置切削參數(shù)，定義工件材料和刀具材料，做好仿真前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，研究刀片刃口鈍化帶形貌以及大小對(duì)切削過(guò)程的綜合影響，對(duì)于不同形貌的鈍化帶在使用不同切削參數(shù)時(shí)切肩的流出情況。仿真實(shí)驗(yàn)完成以后，得到相應(yīng)的壓力曲線、切削力橫向力曲線、溫度場(chǎng)分布以及切削仿真過(guò)程。最后得到最佳提高切削質(zhì)量以及增加刀具的耐久度的刀片刃口形貌以及鈍化帶大小。
[0006]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、通過(guò)UG三維設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)出來(lái)的刀片變尺度二次曲線鈍化帶參數(shù)模塊，操作者可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要方便地調(diào)整刀片鈍化帶的各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)，能夠很好地模擬出真實(shí)的加工環(huán)境。
[0007]2、在切削仿真軟件第三波中，能夠快速且準(zhǔn)確地得到模擬切削過(guò)程及參數(shù)曲線，包括切削力橫向力、溫度、應(yīng)力等變化曲線。
[0008]3、對(duì)不同形貌變尺度二次曲線鈍化帶刀片加工不同材料的切削參數(shù)有一定的指導(dǎo)意義。
[0009]【具體實(shí)施方式】:
第一步，在UG三維設(shè)計(jì)軟件中，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的梯扣刀片刃口尺寸要求，通過(guò)草圖繪制、拉伸切割、邊界約束命令建立刀片三維模型。將刃口切削帶劃分為9個(gè)基本點(diǎn)，5個(gè)基本段(齒底，10°側(cè)刃，3°側(cè)刃，圓弧刃，頂刃)。將頂刃法剖面視為刃口二次曲線基本理論模型。通過(guò)軟件中倒圓命令結(jié)合表達(dá)式命令設(shè)置每個(gè)基本段的ΡΖ1、ΡΖ2的值，從而控制鈍化帶大小以及刃口形貌，達(dá)到復(fù)雜刃口變尺度的理論模型設(shè)計(jì)的目的;第二步，通過(guò)軟件剖視命令將頂刃法剖面進(jìn)行投影，形成切削刃法剖面二次曲線鈍化帶模型;第三步，將該刃口二維模型通過(guò)2D轉(zhuǎn)換命令導(dǎo)入到CAD中進(jìn)行圖形比例的調(diào)整，使之適合接下來(lái)的仿真分析工作，最后生成能夠?qū)敕抡孳浖械膁xf文件格式；第四步，在切削仿真軟件第三波中建立新的仿真任務(wù)，從加工類型選擇刨削加工，編輯標(biāo)準(zhǔn)工件的尺寸參數(shù)，在工件材料中選擇45鋼(可改變材料類型)，刀具設(shè)置采用插入刀具選項(xiàng)，導(dǎo)入上一步的刀具二維模型(分析簡(jiǎn)單刃口不同形貌對(duì)切削影響)或直接導(dǎo)入U(xiǎn)G刀片三維模型(復(fù)雜刃型變尺度鈍化帶對(duì)切削性能的影響)，對(duì)刀具的最大網(wǎng)格和最小網(wǎng)格分別定為0.3mm和0.01mm，并對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)化且定義切削區(qū)的線網(wǎng)格尺寸0.5_，將刀片不參與切削的兩條邊設(shè)定為XY方向固定作為約束邊，并通過(guò)設(shè)置刀具的材料硬質(zhì)合金;第五步，通過(guò)設(shè)置加工參數(shù)，根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整進(jìn)給量f，切削速度V;第六步，點(diǎn)擊進(jìn)行仿真計(jì)算的綠色箭頭運(yùn)行按鈕，共進(jìn)行5次不同刃口鈍化帶的仿真分析，包括1種喇叭狀鈍化帶即標(biāo)準(zhǔn)圓弧帶和4種瀑布狀鈍化帶(可通過(guò)第一步中鈍化帶參數(shù)模塊中調(diào)整數(shù)據(jù)得到不同的瀑布狀鈍化帶)進(jìn)行切削仿真實(shí)驗(yàn);第七步，仿真實(shí)驗(yàn)完成以后，打開分析結(jié)果頁(yè)面得到相應(yīng)的壓力曲線、切削力橫向力曲線、溫度場(chǎng)分布。通過(guò)對(duì)比同一加工參數(shù)不同鈍化帶刀片的切肩流向以及同一鈍化帶不同加工參數(shù)的切削流向得出指導(dǎo)實(shí)際切削的鈍化帶大小以及加工參數(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.設(shè)計(jì)刀具刃口鈍化帶形狀和大小的方法，其特征在于包括以下步驟: 1)在UG三維設(shè)計(jì)軟件建立刀片切削三維模型； 2)通過(guò)參數(shù)調(diào)整刀具刃口鈍化帶形狀與大小，形成不同的刃口形狀，并得到相應(yīng)的刃口法剖面二維模型； 3)將刃口法剖面二維模型通過(guò)導(dǎo)入到CAD中進(jìn)行尺寸縮放調(diào)整，最后形成能夠?qū)敕抡孳浖械奈募袷?.dxf ； 4)在切削仿真軟件第三波中導(dǎo)入上一步的刀具刃口法剖面二維模型，分析簡(jiǎn)單刃口不同形貌對(duì)切削影響或直接導(dǎo)入U(xiǎn)G三維模型，分析復(fù)雜刃型變尺度鈍化帶對(duì)切削性能的影響； 5)通過(guò)設(shè)置切削加工參數(shù)，以及定義工件材料和刀具材料，做好仿真前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備； 6)進(jìn)行仿真分析的運(yùn)行，根據(jù)不同的刃口鈍化帶形狀采用不同的切削參數(shù)進(jìn)行仿真，進(jìn)行多組對(duì)比仿真實(shí)驗(yàn)； 7)從多組對(duì)比仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果中分析壓力曲線、切削力橫向力曲線、溫度場(chǎng)分布，通過(guò)對(duì)比同一加工參數(shù)不同鈍化帶刀具的切肩流向以及同一鈍化帶不同加工參數(shù)的切削流向得出最佳刀具刃口鈍化帶形狀和大小參數(shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)刀具刃口鈍化帶形狀和大小的方法，其特征在于在步驟2)建立刃口法剖面變尺度二次曲線理論模型，為建立刃口法剖面二維模型提供基礎(chǔ)，步驟4)通過(guò)在UG中使用表達(dá)式功能來(lái)建立對(duì)變尺度二次曲線鈍化帶參數(shù)的控制模塊，在UG三維設(shè)計(jì)軟件中，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的梯扣刀片刃口尺寸要求，通過(guò)草圖繪制、拉伸切割、邊界約束命令建立刀片三維模型，將刃口切削帶劃分為9個(gè)基本點(diǎn)，5個(gè)基本段:齒底，10°側(cè)刃，3°側(cè)刃，圓弧刃，頂刃)，將頂刃法剖面視為刃口 二次曲線基本理論模型，通過(guò)軟件中倒圓命令結(jié)合表達(dá)式命令設(shè)置每個(gè)基本段的PZ1、PZ2的值，從而控制鈍化帶大小以及刃口形貌。
【專利摘要】本發(fā)明為設(shè)計(jì)刀具刃口鈍化帶形狀和大小的方法，解決傳統(tǒng)方法提升的設(shè)計(jì)刀具切削效果差，刀具壽命短的問題。對(duì)切削刃法剖面二次曲線形成理論分析以及模型；在UG三維設(shè)計(jì)軟件中建立刀片三維模型，通過(guò)程序設(shè)計(jì)獲得變尺度二次曲線鈍化帶的參數(shù)化設(shè)計(jì)界面；通過(guò)第三波系統(tǒng)仿真軟件導(dǎo)入該三維圖形，通過(guò)系統(tǒng)仿真切削試驗(yàn)從而得到切屑流向、壓力曲線、切削力/橫向力曲線、溫度場(chǎng)分布。本發(fā)明能夠取得刀片切削刃設(shè)計(jì)變尺度二次曲線鈍化帶模型，通過(guò)改變切削刃上各段的鈍化帶形貌大小，分析其對(duì)切屑流向的影響，對(duì)不同狀態(tài)下刃口形貌對(duì)刀片切削過(guò)程有很好的理論指導(dǎo)作用。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號(hào)】CN105488300
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510978710
【發(fā)明人】陳云, 耿子瑜, 楊軍, 劉洪
【申請(qǐng)人】成都工具研究所有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年12月24日