CN103639546B - 曲率渐变螺旋槽丝锥沟槽的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种曲率渐变螺旋槽丝锥沟槽的实现方法，包括将所述螺旋槽丝锥沟槽的法截面槽形曲线设置为曲率半径连续变化的二次抛物线的步骤。优选地，所述螺旋槽丝锥沟槽的法截面，从刃口至槽底的2/3以上槽形曲线设置为曲率半径连续递减二次抛物线。本发明的有益效果为：利用本发明所述的结构，使得在切削中切屑沿着连续递减曲率半径的螺旋前刃面，逐渐卷曲缩紧变形，平稳、流畅地排除刀体。避免了曲率突变造成的附加振动和阻力。
Description
技术领域
本发明属于金属刀具技术领域，尤其涉及一种曲率渐变螺旋槽丝锥沟槽的实现方法。
背景技术
公知螺旋槽丝锥沟槽的法向截形是由直线、圆弧或数段圆弧组合而成，如附图1、附图2所示。虽然在设计时使截形构成的直线、圆弧相互相切，形成圆滑截形曲线，用以控制切屑的卷曲变形。但是截形曲线上各点的曲率半径p却不是连续函数，它们分段相等，各段之间存在“台阶越变”。附图2中截形曲线的曲率半径p为：（1）p=∞，AB段不包括B；（2）p=R1，BC段不包括B、C；（3）p=R2，CD段不包括C、D；（4）p=R3，DE段不包括D、E。
作为直接参与切削过程，控制切屑卷曲的沟槽法截面曲线，如果其曲率半径不仅非连续变化，而且存在若干“阶越”变化点，特别是有效前刃面内的几个曲率间断点，如附图2所示的B、C点，将直接扰动切屑的连续卷曲，造成附加的切削振动和阻力。
发明内容
本发明的目的是提供一种曲率渐变螺旋槽丝锥沟槽的实现方法，以解决现有技术中丝锥在攻丝切削中的附加振动问题，使切削过程更平稳、切屑卷曲更有效、排屑更流畅。
为实现本发明的目的，本发明提供了一种曲率渐变螺旋槽丝锥沟槽的实现方法，包括将所述螺旋槽丝锥沟槽的法截面槽形曲线设置为曲率半径连续变化的二次抛物线的步骤。
优选地，所述螺旋槽丝锥沟槽的法截面，从刃口至槽底的2/3以上槽形曲线设置为曲率半径连续递减二次抛物线。
本发明的有益效果为：利用本发明所述的结构，使得在切削中切屑沿着连续递减曲率半径的螺旋前刃面，逐渐卷曲缩紧变形，平稳、流畅地排除刀体。 避免了曲率突变造成的附加振动和阻力。
附图说明
图1是现有技术中螺旋槽丝锥结构示意图；
图2是图1中沿A-A方向沟槽法向截面结构示意图；
图3是本发明的结构示意图；
图4是图3中沿A-A方向沟槽法向截面结构示意图；
图中：ω-沟槽的螺旋角，d-丝锥外径，d0-芯部直径，γ-法截面前角，B-槽宽，P1-槽背端点，P2-刃口端点，P0-抛物线顶点，e-抛物线对称轴的偏移量，1-对称轴，2-抛物线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解为此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的保护范围。
如图3、图4所示，本发明提供了一种曲率渐变螺旋槽丝锥沟槽的实现方法，包括将所述螺旋槽丝锥沟槽的法截面槽形曲线设置为曲率半径连续变化的二次抛物线的步骤。
优选地，所述螺旋槽丝锥沟槽的法截面，从刃口至槽底的2/3以上槽形曲线设置为曲率半径连续递减二次抛物线。
本发明的有益效果为：利用本发明所述的结构，使得在切削中切屑沿着连续递减曲率半径的螺旋前刃面，逐渐卷曲缩紧变形，平稳、流畅地排出刀体。避免了曲率突变造成的附加振动和阻力。
本发明之所以具有上述技术效果，具体分析如下：
如附图4所示，在螺旋槽丝锥沟槽法向截面内，将槽形曲线设计为对称轴与截面短轴Y平行、开口向上的二次抛物线，其曲线方程为：
y=ax2+bx+c=a(x+b/2a)2+(c-b2/4a)a>0
比照抛物线标准方程可知：
x=-b/2a为对称轴，p(-b/2a,c-b2/4a)为顶点
由曲线方程可得：
y′=2ax+b,y″=2a,
根据高数弧微分的曲率半径公式，可得曲线各点的曲率半径ρ：
ρ=[1+(2ax+b)2]3/2/|2a|
求导得：
由上述公式可知：
当x＜-b/2a时ρ′＜0 ρ递减；
当x=-b/2a时ρ′=0 ρmin=1/2a；
当x＞-b/2a时ρ′＞0 ρ递增；
因此，将沟槽曲线设计为上述抛物线，便使得沟槽截面曲线的曲率半径连续变化，在从刃口P2至槽底P0的前刃面内逐渐减小，从而控制切屑连续渐变卷曲，平稳、流畅地沿螺旋沟槽排除。
由于旋转抛物线的对称轴并不影响曲线各点的曲率半径，所以实际实施时不仅可以采用上述偏移抛物线，还可采用对称轴与Y轴夹角θ的倾斜二次抛物线。但倾斜角θ不能过大，应确保刃口P2处仍为递增曲线，槽背端P1处为递减曲线，以满足沟槽的加工要求。
在丝锥实际切削中，切屑卷曲变形并不在P2到P0的整个曲线上，其中从刃口P2开始的2/3～4/5曲线段，是控制切屑卷曲的有效前刃面曲线。所以将从刃口至槽底的2/3以上沟槽曲线设计为二次抛物线，其余用二次、一次曲线光滑连接的法向截形曲线，也能够实现本发明的基本目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种曲率渐变螺旋槽丝锥沟槽的实现方法，在螺旋槽丝锥沟槽的法向截面内，将槽形曲线设计为对称轴与截面短轴Y平行、开口向上的二次抛物线，槽形的曲线方程为：
y＝ax2+bx+c
式中：x—以沟槽法截面中心为原点，与截面短轴Y垂直的X设计轴的坐标,槽形曲线自变量；
y—以沟槽法截面中心为原点,截面短轴Y方向坐标，x的函数值；
a—槽形曲线方程的二次项系数；
b—槽形曲线方程的一次项系数；
c—槽形曲线方程的常数项；
槽形曲线各点的曲率半径ρ为：
ρ＝[1+(2ax+b)2]3/2/|2a|
其特征在于：沟槽法截面槽形曲线的曲率半径ρ连续变化，且从刃口开始至槽底的抛物线顶点处逐渐减少。
2.根据权利要求 1所述的曲率渐变螺旋槽丝锥沟槽的实现方法，将直接控制切屑卷曲的沟槽有效曲线段设计制造为二次抛物线，其特征在于：所述螺旋槽丝锥沟槽的法截面，从刃口开始至槽底的2/3以上槽形曲线设置为曲率半径连续递减二次抛物线。
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Non-Patent Citations (1)
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| 螺旋槽丝锥的应用及几何参数;任德君等;《机械制造》;19970531(第5期);第30页 * |
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