钻头主刃曲线和后角的研究

传统麻花钻锥面刃磨有4个参数，但在已知这些参数时并不能准确地确定主刃的形状及其后角。用球向量法建立前、后刀面的向量方程，求出两曲面的交线即主刀曲线，建立辅助平面与端平面向量方程．通过求解辅助平面分别与端平面和后刀面的交线．从而可求出主刃上任意点的后角。运用Matlab软件进一步分析定位斜角及其他参数对主刃曲线和后角的影响规律，为钻头画锥刃磨法提供了一种精确的计算方法。     

麻花钻的数学建模与后角的测量

提出了标准麻花钻内锥面刃磨法的建模方法,在分析麻花钻几何结构的基础上,确定了麻花钻后刀面和钻尖后角的计算公式,并利用MATLAB软件分析了其变化规律以及各刃磨参数对麻花钻后角的影响。     

麻花钻的数学建模与后角的测量

提出了标准麻花钻内锥面刃磨法的建模方法,在分析麻花钻几何结构的基础上确定了麻花钻后刀面和钻尖后角的计算公式,并利用Matlab软件分析了其变化规律以及各刃磨参数对麻花钻后角的影响。     

麻花钻锥面后刀面线切割成形加工装置的设计

针对麻花钻锥面后刀面刃磨装置的复杂性及现有砂轮刃磨存在的问题,基于麻花钻后刀面刃磨理论的研究成果,提出了一种新的麻花钻锥面后刀面刃磨方法——数控电火花线切割刃磨(成形)方法,即用线切割成形代替砂轮刃磨。研究了麻花钻锥面后刀面线切割的成形原理,建立了麻花钻线切割成形方法的数学模型;确定了成形装置的运动方案,设计了装置的二维、三维模型图,最终设计了成形加工装置的数字样机模型,并进行了运动仿真分析,确定了运动方案的可行性;进行了模拟线切割试验,分析了电参数对成形过程的影响,选择了合适的电参数。该装置不仅可以实现后刀面刃磨,而且装置结构简单,易于操作,克服砂轮刃磨易烧伤等缺陷,对超硬材料麻花钻锥面后刀面刃磨加工具有重要的研究意义。     

标准麻花钻建模及锥面刃磨法的参数优化

利用三维软件Pro/E对标准直线主切削刃麻花钻进行建模。以逆向推导的方法形成麻花钻前刀面及螺旋槽部分。再采用锥面刃磨法刃磨出后刀面、主切削刃及横刃,改变刃磨参数得到不同的钻尖几何参数。在三维软件中通过建立适当的基面和相应的切线。就可以测得麻花钻主切削刃上不同点的后角和前角。根据测量数据绘制主切削刃上不同点前角和后角的变化曲线。讨论锥面刃磨法中半锥角δ和轴间角θ这两个刃磨参数对麻花钻后角和前角的影响。对麻花钻刃磨参数中半锥角δ和轴间角θ影响麻花钻几何角度的变化进行分析讨论。     

麻花钻新型内锥面刃磨法数学模型及参数方程的建立

介绍了麻花钻新型内锥面刃磨法的刃磨原理,构建了相应的数学模型,建立了钻尖几何参数与刃磨参数的方程。研究了麻花钻主切削刃上任一点坐标的求解方法。为避免"翘尾"现象,基于MATLAB给出了最小尾隙角的求解方法。为进一步提高麻花钻刃磨精度和新型内锥面刃磨装置的设计奠定基础。     

麻花钻后刀面螺旋面刃磨法的三维实体建模

介绍了后刀面为渐开螺旋面麻花钻常用的两种刃磨方法,根据麻花钻的钻刃曲线方程及普通螺旋面刃磨法原理、变导程螺旋面刃磨法原理,建立了普通螺旋面刃磨法的数学模型;提出了在UG环境下用普通螺旋面刃磨法和通过Lagrange插值法实现的变导程螺旋面刃磨法刃磨麻花钻后刀面的三维实体建模方法,解决了螺旋面刃磨法三维实体建模的难题;并且利用草图与表达式功能实现其参数化建模,为麻花钻进行几何设计、制造、切削性能分析和对钻削过程进行仿真研究奠定基础。     

麻花钻后面平面磨法研究

本文讨论了麻花钻后面单平面和双平面磨法的刃磨模型,在数控钻头刃磨机上进行了麻花钻的平面磨法刃磨试验。测量结果表明了刃磨模型的正确性和刃磨方法的可行性。适合于飞机工业中大量小直径钻头的高效刃磨。     

应用扫掠法对标准麻花钻进行几何造型

本文以标准麻花钻的几何参数及UG扫掠法为基础,建立了麻花钻的主切削刃、横刃、前刀面、后刀面的几何模型,为麻花钻几何参数和刃磨参数的有限元分析和优化以及数控加工自动编程提供了一种新的实用建模方法。     

基于平面表像法和多关节联动的刀具刃磨位姿调整

在工具磨床上刃磨刀具时,待刃磨面的位姿调整涉及复杂的空间平面联动变换,其角度调整的计算问题用一般方法很难解决。以平面表像法为基础,建立了刀具待刃磨面的平面像图,提出了一种将空间平面的旋转问题转化为射影平面内像点的移动问题,进而利用万向夹多关节联动旋转来实现刀具刃磨面位姿调整的方法,并给出了相应的计算公式。刃磨实验与建模仿真表明,所提方法能够方便地刃磨出具有不同切削角度组合的单点刀具。     

Analyses of Drill Flute and Cutting Angles

The analysis of drill cutting angles is important for the design of high-performance drill geometry. The cutting angles along the cutting edge of a drill are determined by the combination of its flute and flank surfaces. This paper examines the analysis of both flute and flank surface models and the evaluation of drill cutting angles. A new mathematical model for an arbitrary drill flute face is developed by sweeping the polynomial representation of the flute cross-sectional curve along the drill axis, with a helical movement. On the basis of the quadratic flank face, a relationship between the grinding and the geometrical design parameters of the flank face is also established. The vector analysis method is employed for the analysis of the cutting angles for various drill geometries. A comparison of the analytical results with the actual measured cutting angles of an example drill has shown that the average error is less than 5%.     

钻尖直线刃后刀面的砂轮磨削轨迹算法研究

为了提高钻尖后刀面的加工精度和保证砂轮磨削姿态的灵活性,研究了钻尖直线刃后刀面数控磨削过程中的砂轮轨迹计算方法。定义了钻尖直线刃后刀面的结构参数,建立了钻尖直线刃线及后刀面的数学模型;定义了钻尖直线刃后刀面的坐标系和砂轮基准磨削姿态;在此基础上,采用坐标变换矩阵描述砂轮运动方式,借助运动学原理推导了基于工件坐标系的砂轮磨削位置和姿态的计算方法。该方法保证了钻尖直线刃后刀面的精度,可灵活调整砂轮磨削姿态。基于VC++环境开发了计算程序,并进行仿真加工验证,验证了算法的有效性。     

锥面刃磨可展直纹面与后刀面刃磨

对锥面曲面刃磨问题进行了研究 ,建立了统一的数学模型。计算了椭圆锥面后刀面刃磨钻尖的结构参数 ,分析了锥面机构参数以及刃磨参数对钻尖结构参数的影响。并且对椭圆锥面刃磨与圆锥面刃磨进行了比较。     

断屑钻尖后刀面的砂轮磨削位姿算法

定义了断屑钻尖后刀面的结构参数,构建了三个坐标系并分析了对应的转换矩阵;建立了断屑钻尖刃线及后刀面参数化数学模型;采用坐标变换矩阵描述了砂轮的运动方式,借助运动学原理,在数控磨削过程中提出了基于工件坐标系的断屑钻尖后刀面砂轮磨削位姿算法。基于VC++环境,开发了相应的计算程序并进行了一系列的磨削加工和测试来验证所提算法的有效性。测量结果表明：所提算法可保证断屑钻尖后刀面的结构精度,并可灵活调整磨削过程中砂轮姿态。     

非共轴螺旋后刀面微钻的五轴联动刃磨方法及其钻削性能研究

微细钻头的几何结构是影响刀具钻削性能和微孔加工质量的关键因素。非共轴螺旋面钻尖由连续的螺旋后刀面组成,相比平面钻尖能有效的提高刀具的刃磨效率及其钻削性能。针对非共轴螺旋面钻尖,推导后刀面形成过程中螺旋运动发生线的位置方程,建立了基于砂轮和钻头接触线的后刀面数学模型。根据六轴数控工具磨床的运动原理,提出非共轴螺旋后刀面五轴联动刃磨方法。分析砂轮与螺旋槽之间的相对运动关系,提出微细钻头螺旋槽的数控加工方法。进行非共轴螺旋后刀面微钻的刃磨试验,验证了该刃磨方法的可行性。进而采用制备出的具有相同几何结构参数的平面、锥面和非共轴螺旋面微细钻头进行不锈钢钻削试验,结果表明非共轴螺旋面和锥面微钻的钻削力、后刀面磨损明显小于平面微钻,并且非共轴螺旋后刀面微钻的横刃磨损程度小于平面和锥面微钻。研究证实了所提出的五轴联动刃磨方法可以有效地制备出较高钻削性能的非共轴螺旋后刀面微细钻头。     

A practical optimization design of helical geometry drill point and its grinding process

Drill with helical geometry drill point was developed to avoid the disadvantages of planar drill. For the visualization design and optimization of helical drill, a numerical modeling and simulation CAD system has been developed based on the mathematical models of helical drill. The characteristics of helical drill, such as lip clearance angle along cutting lip, heel clearance angle along flank surface, cutting edge inclination angle, rake angle, and so on, are described. Therefore, drill geometric parameters are modified reasonably according to different drilling requirements by the aid of the developed CAD simulation system. Besides, grinding parameters are obtained to guide the flank grinding process of helical drill. A case has been given to demonstrate the function of the system. And the calculated grinding parameters in the above case have been applied on a five-axis CNC grinding machine RollomΛtic 620XS with an assistant fixture to accomplish the flank grinding process. Drill geometry of ground drill shows good agreement with the simulative one, which validates the accuracy of proposed model method and relative CAD system.     

平面螺旋运动包络特性的研究

利用解析几何和条件极值理论研究了用平面 (或圆柱面 )砂轮刃磨钻头时形成的钻尖后刀面的包络特性 ,结果表明 ,刃磨形成的钻尖后刀面由平面螺旋运动包络曲面和位于中心区域的非包络曲面组成。非包络区域面积与螺旋运动导程及砂轮平面与旋转轴的夹角有关 ,导程和夹角越大 ,非包络区域也越大