用计算机计算立铣刀螺旋容屑槽的法向截形

用计算机计算立铣刀螺旋容屑槽的法向截形为了设计用于制造螺旋齿立铣刀的两类切槽刀（铣刀和砂轮）的截形，必须对这类铣刀的螺旋容屑槽的截形有精确的描述。一般是按容屑槽的端截面进行截形设计，也就是按垂直于被制造铣刀（下文称铣刀）轴线的端截面内的截形进行截形设...     

特殊类型立铣刀三维参数化设计技术研究

为实现不等齿间角、变螺旋角和变槽深等特殊类型立铣刀的三维参数化设计,建立了立铣刀周齿螺旋刃线和周齿端截形的通用数学模型;提出基于模块化设计方式对立铣刀每个刀齿典型特征编制几何建模算法,运用多截面实体放样技术实现周齿、端齿槽形等复杂型面的三维参数化设计;基于Visual Studio 2010和CATIA/CAA二次开发工具构建特殊类型立铣刀三维参数化建模系统,实例表明该系统能够较准确地生成特殊结构立铣刀的三维模型,且系统稳定、建模精度高。     

加工立铣刀沟槽用成形铣刀的计算机辅助设计

本文研究了加工文献提出的立铣刀沟槽的成形铣刀设计问题。经严密数学推导,建立了成形铣刀设计的数学模型,编制了计算与绘图程序。设计者只要输入立铣刀的端截形参数,计算机便可计算出成形铣刀的设计参数并绘制出刀具的样板图及工作图。另外,我们还进行了加工过程中的计算机仿真,即用成形铣刀包络所加工的沟槽,绘制出包络图,以检验所设计刀具的正确性。     

拓扑修形齿轮附加径向运动成形磨削中的砂轮廓形优化方法

拓扑修形齿轮附加径向运动成形磨削时,砂轮与齿轮的接触线随时在变,基于齿轮任一截面齿形计算出的砂轮廓形都会引起较大的磨削误差,为此,提出一种减小磨削误差的砂轮廓形优化方法.依据空间啮合原理,采用抛物线附加径向运动轨迹,建立成形砂轮廓形求解数学模型;平行于齿轮端面等距截出多个平面齿廓,求解出以点表示的不同齿廓对应的砂轮廓形,再将各砂轮廓形投影到同一平面生成点云,通过区间划分,采用最小二乘法求解出每个区间点云的拟合点,连接各拟合点形成优化的砂轮廓形.为验证砂轮磨削效果,由砂轮与齿轮的啮合条件,建立由砂轮廓形求解齿轮齿形的反算数学模型,给出实际齿形与设计齿形的偏差计算公式.以一种齿向修形齿轮为例,进行成形磨轮廓形计算及优化,磨削误差分析结果表明该方法有效,可用于修形齿轮的成形磨轮廓形计算,并可有效降低修形齿轮的成形磨削误差.     

麻花钻复杂螺旋槽面分段成形磨削的砂轮廓形计算

针对高性能新型麻花钻螺旋面端截形复杂和不可能实现一次性磨削螺旋槽的技术难题,根据圆柱螺旋面成形的基本原理,对工件螺旋面和成形砂轮回转面的接触线及螺旋面端截形进行详细分析,提出了对麻花钻螺旋面端截形进行分段对应优化求砂轮廓形并多次磨削螺旋槽的方法,通过仿真验证了该技术的正确性。     

整体铣刀端截形像素求解法的探索

以砂轮磨削加工刀具的啮合运动为基础结合二值图像的处理方法,探索了一种方便快捷且准确求取整体铣刀容屑槽端截形的方法。该方法可以避开解析法求解非线性方程获取接触线的过程,直接通过啮合运动轨迹生成砂轮磨削刀具的空间包络,然后截取包络在刀具端截形上包络的曲线簇图像,转换成二值图像后,扫描图像的像素点提取整体铣刀容屑槽端截形,是理论上快速获取刀具容屑槽端截形,观察槽形轮廓和分析其相关参数的新方法,尤其适用于分析成型砂轮形成的立铣刀容屑槽。     

极坐标像素平铺法获取整体式立铣刀螺旋槽端截面廓形的研究

立铣刀螺旋槽端截面廓形是刀具设计、加工与性能分析的重要因素。文章以砂轮螺旋运动结合极坐标变换和数学形态学，提出了一种获取整体式立铣刀螺旋槽端截面廓形的新方法，简称极坐标像素平铺（PPM）法。该方法直接通过点云极坐标二值图像结合提取数学形态学的膨胀和腐蚀算法操作提取截形边界，无需求解接触线方程，能稳定获得高精度立铣刀螺旋槽端截面廓形。最后将PPM法计算结果与解析法计算结果进行比较，结果显示两者比较误差均在许可范围内，从而验证了PPM法的正确性和有效性。     

修形内斜齿轮成形磨削砂轮廓形优化研究

为提高内斜齿轮成形磨削精度,研究砂轮廓形对内斜齿轮齿形误差的影响,寻求砂轮廓形的优化方法.首先建立了修形内斜齿轮磨削成形砂轮廓形的数学模型.然后用截圆法得到砂轮与齿面接触点所满足的条件方程组;运用二分逼近算法进行迭代解此方程组,求出砂轮廓形.基于砂轮廓形数学模型,利用坐标变换建立内斜齿轮端面截形数学模型.结合实例,用数值法模拟出所求砂轮的实际磨削齿形,并与理论渐开线齿形进行比较.结果 表明,修形内斜齿轮齿形误差较未修形内斜齿轮降低了50％左右.     

用有限元法设计金刚石砂轮电解修整的阴极

根据电解成形理论设计阴极,用于金属结合剂成形金刚石砂轮的电解修整。应用有限元法求解电场中的拉普拉斯方程几何反问题,计算出阴极曲线形状。假定初始阴极形状,施加阳极边界条件,从砂轮阳极表面开始逐层计算电位分布,求得修整间隙区域的等电位线,从而得到修整阴极工具曲线族。通过设计阴极与砂轮廓形的对比,分析了成形砂轮轮廓形状,修整电压和电解液电导率对设计阴极形状的影响。研究结果表明:设计阴极与成形砂轮的廓形并不一致。随着成形砂轮廓形曲率,修整电压和电导率的增加,设计阴极与砂轮廓形的偏差加大。为了修整出精确的砂轮廓形,成形砂轮的修整参数应保持稳定。     

基于SolidWorks的立铣刀三维实体建模

基于锥形砂轮加工立铣刀螺旋槽的过程,介绍了在SolidWorks环境下,以砂轮形状、砂轮相对铣刀毛坯的安装位置、砂轮与铣刀毛坯端面的初始位置以及砂轮运动轨迹为条件,采用实体扫描切除功能模拟螺旋槽刃磨过程进行三维实体建模的方法;将建模过程参数化,分析了螺旋槽刃磨砂轮安装位置对螺旋槽槽型的影响,在此基础上提出了满足槽型设计参数的砂轮安装位置反向求解方法;基于立铣刀侧刃与端刃刃磨过程,依次建立立铣刀侧刃后刀面、端刃齿隙与端刃后刀面特征,获得与刃磨工艺相匹配的立铣刀三维实体模型。实例验证结果表明,该方法建立的三维实体模型符合设计参数要求,并且表面光滑可直接用于CAE仿真计算。     

基于无瞬心包络的微细铣刀螺旋槽刃磨分析*

螺旋沟槽属于复杂的空间螺旋面,砂轮与刀具的相对运动复杂,在微细立铣刀的制造过程中耗时最长、难度最大,精确、高效加工螺旋沟槽成为微细铣刀制造过程亟须解决的关键问题之一。基于无瞬心包络原理研究了微细铣刀螺旋沟槽的刃磨过程,提出一种微细螺旋铣刀轴向型线的计算模型,该模型避免了利用接触公法线求解时,因砂轮截形上的奇点和圆滑二次曲线导致无法求解的情况,计算过程与求解简单,适用于对砂轮廓形复杂时刃磨求解。在所建模型基础上分析了砂轮形状和加工参数对螺旋槽型形状的影响,以及砂轮摆角和前刀面宽度对径向前角的影响。通过刃磨验证了模型与分析的正确性,试验证明实际加工的微细铣刀沟槽截形与包络计算的沟槽型线几何形状参数吻合良好。     

螺旋槽螺纹铣刀的磨削砂轮设计

针对螺旋槽螺纹铣刀在磨削加工时内外侧磨削量不同的问题,通过齿形的数学建模和分析计算,提出了其磨削砂轮的修正量计算公式.同时编制了砂轮设计程序,实现了从螺纹铣刀参数到其磨削砂轮参数的自动转换.通过 AutoCAD 和 SolidWorks 应用开发,可以自动生成砂轮的二维图和三维模型.本文提出的方法可以提高螺纹铣刀磨削砂...     

A manufacturing model of an end mill using a five-axis CNC grinding machine

This paper presents a manufacturing model of a flat-end mill using a five-axis computer numerical control (CNC) grinding machine. The profile of the helical groove can be precisely calculated using a given wheel profile and the relative movements between the workpiece and the grinding wheel. The results of the calculation of the numerical control (NC) data for all the grinding processes of the end mill are fully presented in the paper. The NC data for the machining end mill were generated from the developed program by using the given design parameters of tool geometry, wheel geometry, wheel setting, and machine setting. The effects of the design and manufacturing of the end mill were analyzed based on the computer simulation and experiment results. This study provides a practical and efficient model for the manufacturing of an end mill using a CNC grinding machine with simple programming techniques. The prediction of the end mill geometry for the designing of the proper configuration of the end mill before manufacturing and generating the NC code for machining in a CNC machine is necessary to save time and to reduce the manufacturing cost.     

Recognition of diamond grains on surface of fine diamond grinding wheel

The accurate evaluation of grinding wheel surface topography, which is necessary for the investigation of the grinding principle, optimism, modeling, and simulation of a grinding process, significantly depends on the accurate recognition of abrasive grains from the measured wheel surface. A detailed analysis of the grain size distribution characteristics and grain profile wavelength of the fine diamond grinding wheel used for ultra-precision grinding is presented. The requirements of the spatial sampling interval and sampling area for instruments to measure the surface topography of a diamond grinding wheel are discussed. To recognize diamond grains, digital filtering is used to eliminate the high frequency disturbance from the measured 3D digital surface of the grinding wheel, the geometric features of diamond grains are then extracted from the filtered 3D digital surface, and a method based on the grain profile frequency characteristics, diamond grain curvature, and distance between two adjacent diamond grains is proposed. A 3D surface profiler based on scanning white light interferometry is used to measure the 3D surface topography of a #3000 mesh resin bonded diamond grinding wheel, and the diamond grains are then recognized from the 3D digital surface. The experimental result shows that the proposed method is reasonable and effective.     

数控端面外圆磨床成形砂轮的修整方法

介绍一种不带斜轴功能数控系统的数控端面外圆磨床,运用宏程序对X轴(砂轮架)倾斜角度的三角函数计算与插补控制,实现对其成形砂轮进行修整的方法。为了更好地加工轴类零件的端面,且保证能安全地磨削加工砂轮,数控端面外圆磨床的砂轮架与工作台的角度应为60°,使砂轮斜切入磨削加工。在成形砂轮修整时,由于X轴与Z轴并非垂直,而是成60°,因此,需再对修整程序进行三角函数的计算和程序插补控制,使Z轴跟随X轴自动插补,将砂轮修整出理想的轮廓状态。     

ZK蜗杆齿形误差及其控制方法的研究

首次建立了包含砂轮修整参数的ZK蜗杆数学模型,分析了当砂轮半径发生变化时,m、z_1、d_1对蜗杆齿形误差的影响规律,给出了计算ZK蜗杆齿形误差的经验公式。提出了ZK蜗杆磨削过程中砂轮的智能化修整原理,实现了根据砂轮半径的变化对砂轮廓形的自动修整。     

双导程ZN蜗杆修缘成形磨削研究

双导程ZN蜗杆(又称法向直廓蜗杆)修缘的精密加工需要研究一种成形磨削方法。传统的蜗杆修缘磨削方法是根据加工经验对砂轮进行手工修形,加工效率低且难以实现高精度的齿形修缘磨削。为此,以ZN蜗杆修缘齿形的成形磨削为目标,在蜗杆法平面引入齿形修缘分析,建立ZN蜗杆修缘齿形的数学模型,依据空间啮合原理计算出蜗杆磨削的成形砂轮截形,并利用数控砂轮修整装置修整砂轮。为验证蜗杆修缘的成形磨削效果,选用实际生产中的某一双导程ZN蜗杆,在自主研制的数控砂轮修整系统和工厂的蜗杆磨床上进行试验,经过对成形磨削砂轮计算、修整和蜗杆磨削,结果表明,磨削蜗杆的修缘量满足预期设计要求,蜗杆齿形精度达到6级。表明该方法可用于双导程ZN蜗杆修缘的高精度成形磨削。     

大导程滚珠螺母磨削砂轮廓形精确设计和干涉消除

针对在加工大导程滚珠螺母时,可能会出现砂轮磨杆与螺母端面发生干涉的问题,从滚珠螺母磨削加工的基本方法出发,依据砂轮回转面与被加工螺母内滚道面包络的接触线是一条空间曲线的原理,建立任意安装角度下砂轮回转曲面的计算模型,并将此计算模型用于解决大导程滚珠螺母加工干涉问题.提出在保证加工时不发生干涉的前提下,选取砂轮最佳安装角和中心间距参数的方法以及在此参数下砂轮廓形的拟合优化方法.该方法计算简单、可以随时根据安装角和中心间距参数值对砂轮廓形进行修整,以保证磨削精度.以某型号大导程滚珠螺母为例,完成在保证不发生干涉的情况下相关工艺参数的选择以及砂轮廓形的优化设计,对结果进行误差分析,验证了方法的有效性.     

端面外圆磨床成型砂轮修整器的改进

MB1632端面外圆磨床随机配套液压仿形成型砂轮修整器，其修整的成型砂轮只能磨削由一档外圆和端面构成的轴端，极大地限制了机床的加工范围。为适应G427凸轮轴设计改进的需要，对原修整器进行了改进，从而使该机床能一次磨削由多段直线、圆弧曲线构成的复杂型面。若更换靠模，可加工各种复杂的导型面。     

Undercutting and interference for thread form grinding with a tilt angle

In the form grinding that is widely used to produce precision threads, screws, and gears, the grinding wheel profile is usually calculated from a given tooth profile and the so-called equation of meshing. However, in the presence of undercutting or secondary enveloping, the grinding wheel calculated cannot be guaranteed to produce the desired thread profile. Therefore, this paper proposes a geometric approach to determining the grinding wheel profile and the conditions to avoid undercutting by means of the tilt grinding wheel axis. Specifically, we calculate the thread’s profile based on its relationship to each transverse plane of the grinding wheel in the form grinding process. The grinding wheel profile on each transverse plane is then determined using the shortest distance from all the thread profile points to the grinding wheel revolution axis. Obtaining these distances allows derivation of a formula to calculate the minimum tilt angle that avoids undercutting. This proposed geometric approach is numerically more stable than the conventional equations of meshing, and the derivation of the undercutting equation is straightforward and easy to understand.