(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210611096.X (22)申请日 2022.05.31 (71)申请人 重庆理工大 学 地址 400054 重庆市巴南区李 家沱红光大 道69号 (72)发明人 张卫青　周清　郭晓东　谭儒龙　 (74)专利代理 机构 重庆华科专利事务所 5 0123 专利代理师 李勇　康海燕 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种螺旋锥齿轮铣齿加工进给速度优化方 法 (57)摘要 本发明公开了一种螺旋锥齿轮铣齿加工进 给速度优化方法， 其包括如下步骤： 步骤一， 以预 设的恒定进给速度fconst对齿坯进行铣齿切削， 获得刀位点铣齿过程中的切向切削力与时间的 关系曲线； 步骤二， 以切向切削力与时间的关系 曲线中的峰值作为刀具许用切削力Flim， 或者基 于等式 求得刀具许用 切削力Flim， 然后基于 计算式 对进给速度进行调整优化， 式中i＝1， 2， 3， ...， C， f(i)为优化后的第i次加工时的进给速度， Fc (i)为以恒定进给速度铣齿的第i次加工时刀位 点的切向切削力， C为刀位轨迹中刀位点序号总 数， 其能够优化进给速度， 以提高铣齿效率， 延长 刀具使用寿 命。 权利要求书7页 说明书18页 附图8页 CN 114970029 A 2022.08.30 CN 114970029 A 1.一种螺 旋锥齿轮铣齿加工进给速度优化方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤一， 以预设的恒定进给速度fconst对齿坯进行铣齿切削， 获得刀位点铣齿过程中的 切向切削力与时间的关系曲线； 步骤二， 以切向切削力与时间的关系曲线中的峰值作为刀具许用切削力Flim， 基于计算 式 对进给速度进行调整优化， 使得每次切削的切削力趋近刀具许用 切削力， 从而在切削面积较少的阶段增加进给速度， 缩短铣削过程整体时间， 提高切削效 率； 式中i＝1， 2， 3， ...， C， f(i)为优化后的第i次加工时的进给速度， Fc(i)为以恒定进给速 度铣齿的第i次加工时刀位 点的切向切削力， C为刀位轨 迹中刀位 点序号总数。 2.根据权利要求1所述的螺旋锥齿轮铣齿加工进给速度优化方法， 其特征在于， 所述步 骤二中Fc(i)的计算式为： θc1＝cos(φi)·cos(φn)·cos( λs)， θc2＝sin(φn)·sin( λs)， θc3＝sin(φn)·cos ( λs)·cos(φi)·tan(φn+θn)； 式中， SA为第i次加工时铣齿刀切削面积， τs为齿坯的剪切应力， λs为刃倾角， 即切削刃 与切削速度之间的夹角， φi为剪切流角， φn为法向剪切角， θn为切削力 F在法平面投影与x 轴的夹角， 所述x轴垂直于切削刃。 3.根据权利要求2所述的螺旋锥齿轮铣齿加工进给速度优化方法， 其特征在于， 所述铣 齿刀切削面积S(i)的计算包括如下步骤： 1)根据预设的铣齿加工参数， 计算得到第i次加工时的铣齿刀位点rc(i)， 即以待加工齿 轮节锥顶点为铣齿机原点的机床坐标系中铣齿刀的空间位置， 并得到与所述铣齿刀位点rc (i)对应的齿坯位置 矢量rg； 2)根据预设的齿坯参数和铣齿刀参数， 采用OpenCASCADE几何引擎分别构建齿坯实体 模型A(0)和铣齿刀实体模型B(0)； 3)调整齿坯实体模型和铣齿刀实体模型至第i次加工位置， 齿坯实体模型位置表示 为： A(i位置)＝A(i‑1)·RRot(ng,dA)， A(i ‑1)为第i‑1次加工后的齿坯实体模型， RRot(ng,dA) 为第i‑1次加工后的齿坯实体模型绕ng轴旋转dA， ng为第i‑1次加工后的齿坯实体模型的中 心轴线， dA 为第i次加工时齿坯实体模 型位置A(i位置)相对于第i ‑1次加工时齿坯实体模 型位 置A(i‑1位置)绕轴线ng旋转的角度， 即两次不同加工位置齿坯实体模型绕A轴的角度增量； 铣齿刀实体模型位置表示为： B(i位置)＝B(0)·TTrans(rc(i))， TTrans(rc(i)为机床坐标系 中铣齿刀实体模型B(0)从原点沿矢量rc(i)移动； A(i位置)和B(i位置)进行布尔求交运 算得到第i次加工去除材 料实体R(i)； 4)在第i次加工时的刀盘坐标系中， 按预设角度 多次等角度旋转内、 外刀盘截面， 得 到绕刀盘轴线等角度排列的内刀截面实体 集合Hin和外刀截面实体集合Hout， 将内、 外刀截面 实体集合中第j次旋 转的内刀截面实体Hin(i,j)和外刀截面实体Hout(i,j)分别与第i次加工 去除材料实体R(i)进行布尔求交运算， 得到第i次加 工中第j次旋转时内、 外刀去除材料实 体， 采用OpenCASCADE几何引擎中的面积提取函数模块获取第i次加工中j次旋转时内刀切权　利　要　求　书 1/7 页 2 CN 114970029 A 2削面积Sin(i,j)和外刀切削面积Sout(i,j)， 5)通过比较第i次加工内刀切入角度、 内刀切出角度、 外刀切入角度、 外刀切出角度与 θp 关系， 得出第i次加工为单刀切削或多刀切削， 依据切削方式计算得到第i次加工时铣齿刀 切削面积SA； 式中Np为铣齿刀盘上内、 外刀齿总数量。 4.根据权利要求3所述的螺旋锥齿轮铣齿加工进给速度优化方法， 其特征在于， 所述步 骤5)单刀切削或多刀切削的判断具体为： 若第i次加工内刀切入角度 内刀切出角度 外刀切入角度 外刀 切出角度 与 关系为 则判定第i次加工 为单刀切削； 此时， 则第i次加工时铣齿刀切削面积SA为： 若第i次加工内刀切入角度 内刀切出角度 外刀切入角度 外刀 切出角度 与θp关系为 则判定第i次加工为 多刀切削， 且内刀切入时外刀还未完全切出； 内外刀重合的角度 为： 重合的切削面积为Sin,out： 则第i次加工时铣齿刀切削面积SA为： 若第i次加工内刀切入角度 内刀切出角度 外刀切入角度 外刀 切出角度 与θp关系为 则判定第i次加工为 多刀切削， 且外刀切入时内刀还未完全切出； 此时内外刀重合的角度 为： 重合的切削面积为Sin,out：权　利　要　求　书 2/7 页 3 CN 114970029 A 3