CN103962912B - 一种五轴数控磨削刀片断屑槽的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种五轴数控磨削刀片断屑槽的制作方法，包括建立刀片及砂轮三维模型；根据槽形设计图纸，取若干采样点进行拟合绘制刀片断屑槽截形曲线；对刀片断屑槽截形曲线进行均分，取均分点作为每道磨削加工的分割点；根据断屑斜角与刃倾角的角度值，设置砂轮轴线与刀片断屑槽截面位置关系并对砂轮轨迹进行计算；通过制定的后处理程序生成可用的NC代码；将NC代码导入到五轴联动数控磨床中，并将毛坯装夹在定制的工装上；砂轮往复磨削，磨削的次数与截形曲线上均分点点数一致；根据加工结果调整刀槽截形拟合线上的采样点，使加工结果符合图纸要求。该方法能够降低新断屑槽形的开发成本及缩短开发周期，并且还具有加工过程灵活的特点。

Description

一种五轴数控磨削刀片断屑槽的制作方法
技术领域
本发明涉及磨削加工技术领域，特别是涉及一种五轴数控磨削刀片断屑槽的制作方法。
背景技术
随着制造业的发展，制造企业对可转位刀片的种类需求越来越大。根据市场分析，目前在工业发达的国家，车削加工中所采用的刀具几乎全部被可转位刀片所替代；在铣削方面，可转位铣刀片的产量也已占铣刀的60%，而国内可转位刀片的市场比重大约在50%左右，显然可转位刀片远远不能满足制造业的需求。现有技术的可转位刀片的断屑槽普遍采用复杂的三维曲面，为了验证断屑槽形的可行性，通常采用传统的断屑槽实验方案，即，必须制作新的模具，通过实验结果再修改模具，再实验论证，直到断屑槽形符合设计要求，这样会导致研发成本以及研发周期较长，不利于新断屑槽的开发。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种五轴数控磨削刀片断屑槽的制作方法，通过提取断屑槽形的截面曲线，拟合及按照预设算法计算刀轨，利用定制的工装，装夹在五轴数控磨床上，砂轮进行往复磨削，从而磨削成设计的断屑槽形，该方法能够降低新断屑槽形的开发成本及缩短开发周期。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种五轴数控磨削刀片断屑槽的制作方法，包括如下步骤：
a.建立刀片及砂轮三维模型；
b.根据槽形设计图纸，取若干采样点进行拟合绘制刀片断屑槽截形曲线；
c.对刀片断屑槽截形曲线进行均分，取均分点作为每道磨削加工的分割点；
d.根据断屑斜角与刃倾角的角度值，设置砂轮轴线与刀片断屑槽截面位置关系并对砂轮轨迹进行计算；
e.通过预先制定的后处理程序生成可用的NC代码；
f.将NC代码导入到五轴联动数控磨床中，并将毛坯装夹在预先定制的工装上；
g.砂轮往复磨削，磨削的次数与截形曲线上均分点点数一致；
h.判断加工结果是否符合图纸要求，如果不符合，则根据加工结果调整刀槽截形拟合线上的采样点，并返回步骤b；如果符合，则结束。
所述步骤b是先对已设计好的刀片槽形的常用断屑截形进行分析，然后在刀槽截形上取足够的样品点进行拟合来绘制刀槽截形曲线。
本发明的一种五轴数控磨削刀片断屑槽的制作方法，磨削的刀片断屑槽包含了断屑斜角以及刃倾角的磨削；磨削的刀片断屑槽形包含了基本断屑槽形
状，即直线圆弧形的断屑槽，直线形的断屑槽以及全圆弧形的断屑槽；本发明方法可以磨削的刀片形状包含国标GB/T2076-2007中规定的17种刀片形状；磨削的刀片也包含了带孔和不带孔两种类型的刀片。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
本发明方法中是采用了建立刀片及砂轮三维模型；根据槽形设计图纸，取若干采样点进行拟合绘制刀片断屑槽截形曲线；对刀片断屑槽截形曲线进行均分，取均分点作为每道磨削加工的分割点；根据断屑斜角与刃倾角的角度值，设置砂轮轴线与刀片断屑槽截面位置关系并对砂轮轨迹进行计算；通过制定的后处理程序生成可用的NC代码；将NC代码导入到五轴联动数控磨床中，并将毛坯装夹在定制的工装上；砂轮往复磨削，磨削的次数与截形曲线上均分点点数一致；根据加工结果调整刀槽截形拟合线上的采样点，使加工结果符合图纸要求。该方法工艺独特，利用五轴数控磨床磨削复杂曲面的能力，减少了研发新型断屑槽过程中的开模环节，降低了开发成本及缩短了开发周期；同时，本发明的方法还加工过程灵活，在加工过程中可以根据实际加工结果对槽形截形曲线进行调整使加工出来的槽形满足图纸要求。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种五轴数控磨削刀片断屑槽的制作方法不局限于实施例。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是刀片毛坯的示意图；
图3是碟形砂轮的截面示意图；
图4是设计的刀片的构造示意图；
图5是设计的刀片的前视图；
图6是设计的刀片的后视图；
图7是设计的刀片的俯视图；
图8是刀片断屑槽截形曲线示意图；
图9是基本断屑槽形状之一的示意图；
图10是基本断屑槽形状之二的示意图；
图11是基本断屑槽形状之三的示意图。
具体实施方式
实施例
参见图1所示，本发明的一种五轴数控磨削刀片断屑槽的制作方法，包括如下步骤：
a.建立刀片及砂轮三维模型；
b.根据槽形设计图纸，取若干采样点进行拟合绘制刀片断屑槽截形曲线；
c.对刀片断屑槽截形曲线进行均分，取均分点作为每道磨削加工的分割点；
d.根据断屑斜角与刃倾角的角度值，设置砂轮轴线与刀片断屑槽截面位置关系并对砂轮轨迹进行计算；
e.通过预先制定的后处理程序生成可用的NC代码；NC代码就是指数字信息控制机械控制器能识别的代码；
f.将NC代码导入到五轴联动数控磨床中，并将毛坯装夹在预先定制的工装上；
g.砂轮往复磨削，磨削的次数与截形曲线上均分点点数一致；
h.判断加工结果是否符合图纸要求，如果不符合，则根据加工结果调整刀槽截形拟合线上的采样点，并返回步骤b；如果符合，则结束。
其中，所述步骤b是先对已设计好的刀片槽形的常用断屑截形进行分析，然后在刀槽截形上取足够的样品点进行拟合来绘制刀槽截形曲线。
本发明的一种五轴数控磨削刀片断屑槽的制作方法，磨削的刀片断屑槽包含了断屑斜角以及刃倾角的磨削；磨削的刀片断屑槽形包含了基本断屑槽形
状，即直线圆弧形的断屑槽（如图9所示），直线形的断屑槽（如图10所示）以及全圆弧形的断屑槽（如图11所示）；本发明方法可以磨削的刀片形状包含国标GB/T2076-2007中规定的17种刀片形状；磨削的刀片也包含了带孔和不带孔两种类型的刀片。
本实施例是以TNGM090404型号刀片为例来说明本发明的一种五轴数控磨削刀片断屑槽的制作方法，也可以扩展到磨削其他的国标GB/T2076-2007规定的形状的刀片。
步骤a建立刀片及砂轮三维模型；是利用三维建模软件建立如图2和图3所示的刀片毛坯及蝶形砂轮三维模型，本实施例中，三维模型是正三角形体，上下表面是平面，在此平面上利用本发明方法磨削出设计的槽型。
图4、图5、图6、图7为所设计的TNGM090404型号的刀片工程图，图8为刀片槽形的截面图，其主要的参数为：前角A1为14.5°，后角0°，断屑斜角A2为5°，刃倾角A3为5°，刃带宽度S1为0.1mm，断屑槽宽S2为2.3mm，槽深S3为0.7mm，刀尖高度H1为0.45mm。通过本发明的方法利用五轴数控磨床磨削出此刀片断屑槽形。
利用本发明的方法，选取正三角形体的中心为坐标系，根据图8所示的槽形截面形状，计算在该坐标系下，曲线的参数方程，再将曲线离散化，并最终利用离散化的采样点进行拟合绘制刀片断屑槽截形曲线，然后对刀片断屑槽截形曲线进行均分，取均分点作为每道磨削加工的分割点。
如图3所示，为本实施例选取的碟形砂轮。根据刀片断屑槽设计过程中主要参数断屑斜角与刃倾角的角度值，计算出砂轮与刀片槽形截面的位置方位关系；在磨削断屑背时，砂轮的轴线角度与断屑斜角相同，当磨削刃倾角时，砂轮的轴线方向取决于砂轮的磨削点位置，使得砂轮在磨削点位置处与刃倾角斜线相切，结合磨削加工的分割点计算，将二维槽型曲线的坐标点通过坐标转化的方式，转化到机床参考坐标系中，计算出五轴数控磨削设计的刀片槽形的刀位轨迹，并根据设计的后处理程序计算出适用机床加工的NC代码。
根据刀片的形状及大小，设计对应的适合磨床装夹的工装，因为刀片的内切圆的直径很小，设计此工装必须要避免磨削过程中砂轮与工装的干涉问题，主要是防止固定螺钉与砂轮的干涉。
根据计算得出的砂轮与断屑槽截面的位置方位关系，砂轮往复磨削出断屑槽的主要尺寸，通过将测量的槽型尺寸与理论设计尺寸进行对比，如果测量尺寸在理论设计尺寸的公差范围之内，磨削合格，否则根据测量情况（判断主要位置尺寸是大于理论设计尺寸，还是小于理论设计尺寸），调整采样点在坐标系的位置，最终磨削出设计的刀片断屑槽形的几何结构尺寸。
本发明一种五轴数控磨削刀片断屑槽的制作方法，利用磨削形成复杂曲面的能力，磨削出刀片断屑槽形结构。工艺方法独特，减少了研发新型断屑槽过程中的开模环节，降低了开发成本及缩短了开发周期；加工过程灵活，在加工过程中可以根据实际加工结果对槽形截形曲线进行调整使加工出来的槽形满足图纸要求。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (2)

1.一种五轴数控磨削刀片断屑槽的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
a.建立刀片及砂轮三维模型；
b.根据刀片断屑槽截形设计图纸，取若干采样点进行拟合绘制刀片断屑槽截形曲线；
c.对刀片断屑槽截形曲线进行均分，取均分点作为每道磨削加工的分割点；
d.根据断屑斜角与刃倾角的角度值，设置砂轮轴线与刀片断屑槽截面位置关系并对砂轮轨迹进行计算；
e.通过预先制定的后处理程序生成可用的NC代码；
f.将NC代码导入到五轴联动数控磨床中，并将毛坯装夹在预先定制的工装上；
g.砂轮往复磨削，磨削的次数与刀片断屑槽截形曲线上均分点点数一致；
h.判断加工结果是否符合图纸要求，如果不符合，则根据加工结果调整刀片断屑槽截形拟合线上的采样点，并返回步骤b；如果符合，则结束。
2.根据权利要求1所述的五轴数控磨削刀片断屑槽的制作方法，其特征在于：所述步骤b是先对已设计好的刀片断屑槽截形的常用断屑截形进行分析，然后在刀片断屑槽截形上取足够的样品点进行拟合来绘制刀片断屑槽截形曲线。
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