一种车外圆仿生刀具及其设计方法

文档序号:6515760阅读:425来源:国知局
一种车外圆仿生刀具及其设计方法
【专利摘要】本发明公开了一种车外圆仿生刀具及其设计方法,其特征是仿生刀具的刀头部分为河狸门牙的仿生形状。本发明仿生刀具改变了传统刀具的切削刃直线和后刀面平面型设计,使其在使用过程中能够获得最低的切削阻力及较高的使用寿命。
【专利说明】一种车外圆仿生刀具及其设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种车外圆仿生刀具及设计方法,更具体地说是仿河狸门牙形貌特征的仿生刀及其设计方法。
【背景技术】
[0002]在对各种工件材料进行切削加工过程中,优化刀具几何形状,减少被切削材料对刀具的磨损,降低切削阻力,提高切削效率,增加刀具的使用寿命,降低生产成本,是人们十分关注的问题。
[0003]现代仿生学研究表明,许多动物经过长期的进化,其牙齿、爪趾和体表等部位逐步形成了特殊的几何形状,具有优良的生物力学功能,具体表现为动物牙齿的咬颌能力较强,且牙齿的寿命一般也较长,因此,根据仿生原理对刀具几何参数进行优化以提高刀具的使用寿命具有积极的意义。目前,传统刀具的切削刃曲线大都为直线型,其后刀面也为平面,而刀具的切削刃形状影响着刀具的切削效率,后刀面形状也对已加工表面的质量和刀具的使用寿命有着重要影响。

【发明内容】
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[0004]本发明是为进一步提高刀具的切削效率和使用寿命,提供一种车外圆仿生刀具及其设计方法。通过对仿生对象河狸门牙切削刃曲线进行提取,并进行拟合得到切削刃曲线拟合方程,将拟合方程应用于仿生刀具的切削刃设计;通过对仿生对象河狸门牙纵向特征曲线和横向特征曲线进行提取,对其分别进行拟合得到纵向特征曲线拟合方程和横向特征曲线拟合方程,将纵向特征曲线拟合方程和横向特征曲线拟合方程应用到仿生刀具的刀面设计。
[0005]本发明为解决技术问题采用如下技术方案:
[0006]本发明车外圆仿生刀具的结构特点是所述仿生刀具的刀头部分为河狸门牙的仿生形状。
[0007]本发明车外圆仿生刀具的刀头的部分具有前刀面、主后刀面和副后刀面,以及处在所述前刀面与主后刀面之间的主切削刃、处在所述前刀面与副后刀面之间的副切削刃,所述前刀面与主后刀面以及副后刀面之间共同形成的交点为刀尖点;其特点是:
[0008]所述主切削刃和副切削刃的曲线形状按式⑴表征:
【权利要求】
1.一种车外圆仿生刀具,其特征是所述仿生刀具的刀头部分为河狸门牙的仿生形状。
2.根据权利要求1所述的车外圆仿生刀具,所述仿生刀具的刀头的部分具有前刀面(1)、主后刀面⑵和副后刀面(3),以及处在所述前刀面⑴与主后刀面⑵之间的主切削刃(4)、处在所述前刀面(1)与副后刀面(3)之间的副切削刃(5),所述前刀面(1)与主后刀面(2)以及副后刀面(3)之间共同形成的交点为刀尖点(6);其特征是: 所述主切削刃(4)和副切削刃(5)的曲线形状按式(1)表征:
3.一种获得河狸门牙的仿生形状的方法,其特征是按如下步骤进行: 步骤一、通过激光扫描提取河狸门牙的三维云图,获得其表面几何信息的点云数据,对得到的点云数据按设定的方式进行过滤后导出生成ASC II码格式的文件,并以NURBS曲面为基础构造曲面;在所述基础构造曲面上构造拓扑矩形网格,交互定义特征线,利用矩形数据网格构造出河狸门牙三维曲面模型; 步骤二、在所述河狸门牙三维曲面模型上,确定河狸门牙前刀面、河狸门牙主后刀面、河狸门牙副后刀面、河狸门牙主切削刃以及河狸门牙副切削刃,并将所述河狸门牙主切削刃以及河狸门牙副切削刃在河狸门牙的基面上投影,得到投影曲线,对所述投影曲线进行拟合得到河狸门牙切削刃曲线拟合方程如式(I); 将河狸门牙主后刀面和河狸门牙副后刀面在河狸门牙的正交平面以及垂直于正交平面并平行于基面的横向平面上投影,分别得到河狸门牙主后刀面和河狸门牙副后刀面的纵向和横向投影曲线,对所述纵向和横向投影曲线分别进行拟合得到河狸门牙主后刀面和河狸门牙副后刀面的纵向曲线拟合方程如式(2)、以及得到河狸门牙主后刀面和河狸门牙副后刀面的横向曲线拟合方程·如式(3)。
【文档编号】G06F17/50GK103521791SQ201310488882
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】谢峰, 雷小宝 申请人:安徽大学
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