加工螺旋曲面的盘形铣刀设计系统开发

作     者：李成松 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李建广

授予年度：2011年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：螺旋曲面 成形铣刀 仿真验证 接触方程 计算机辅助计算 

摘      要：螺旋曲面在机械领域中有着非常重要的应用,如钻头与立铣刀上的容屑槽、螺杆泵转子的螺旋槽等。目前螺旋槽常用的加工方法是成形铣削,加工刀具为盘状成形铣刀。加工螺旋曲面用的盘状成形刀具的设计是一个比较复杂的过程,通常的解决办法是根据螺旋槽的设计参数编制计算铣刀廓形的专用计算程序来辅助铣刀的设计。这种方法的专用性很强,势必会影响新螺旋槽的刀具设计速度。本文主要对加工螺旋曲面用成形刀具轮廓的计算及其软件的开发进行研究,提高成形刀具廓形的计算效率和精度。 根据螺旋槽铣削成形理论,本文基于已有的接触条件式推导了基于螺旋槽廓形离散点的接触条件式。对于给定的螺旋槽廓形离散点,采用三次样条拟合离散点来求解工件廓形上各离散点的一阶导数;对于给定的参数方程,则使用Matlab引擎对参数方程进行离散并求解离散后各点的一阶导数;另外本文还详细讨论了铣刀廓形出现分离与交错时的处理办法,为铣刀廓形计算程序的开发提供了有利条件。 在VC++开发环境下开发了成形铣刀廓形的计算软件。该软件借助VC与Matlab引擎的混合编程技术,实现了由参数方程表示的螺旋槽端面型线的铣刀廓形计算功能;利用OpenGL开放图形库与MFC的图形化界面编程功能,实现了铣刀计算结果的可视化验证。 最后根据示例螺旋槽廓形数据进行实际运行试验,将得到的铣刀廓形与示例的铣刀廓形对比后表明软件具备了正确计算铣刀廓形的能力,达到了预期目的。