(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 202211290102.2 (22)申请日 2022.10.21 (71)申请人 上海工程 技术大学 地址 201620 上海市松江区龙腾路3 33号 (72)发明人 杨杰　赵康　崔国华　张振山　 滕兵　岳义　 (74)专利代理 机构 上海伯瑞杰知识产权代理有 限公司 312 27 专利代理师 吴泽群 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种包络环面蜗轮滚刀的几何结构单齿等 前角构建方法 (57)摘要 本发明公开了一种包络环面蜗轮滚刀的几 何结构单齿等前角构建方法， 利用三维建模软件 使得各刀齿前角处处相等， 将每个刀齿的前刀面 作为一个单独的自由曲面来设计， 在该方法的基 础上完成蜗轮滚刀的CAD建模， 不仅简化了环面 蜗轮滚刀的设计制造过程， 更通过改善每个刀齿 的前角， 改善 了滚刀整体的切削性能。 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 115510590 A 2022.12.23 CN 115510590 A 1.一种包络环面蜗轮滚刀的几何结构单齿等前角构建方法， 该方法的执行基于CAD的 三维建模环境， 其特 征在于， 包括如下流 程： A、 求得滚刀左侧螺旋面上各环面螺旋线 的点族， 选取其中的k条螺旋线(1)， 求一条空 间曲线， 且该空间曲线在左侧螺旋面上沿齿高方向延伸， 并且在与各个环面螺旋线的交点 满足两个约束 条件： a、 沿环 面螺旋线的切向量与沿这条 空间曲线的切向量之间的夹角为某 一定值； b、 这条空间曲线在该点处的曲率最小； 将该空间曲线作为环面蜗轮滚刀的左侧切 削刃曲线(2)； B、 重复A步骤在右侧螺旋面得到另一条空间曲线作为环面蜗轮滚刀的右侧切削刃曲线 (4)； C、 左侧切削刃曲线(2)和左侧的齿根螺旋线(5)、 齿顶螺旋线(6)相交， 得到左下点和左 上点， 右侧切削刃曲线(4)和右侧的齿根螺旋线(5)、 齿顶螺旋线(6)相交， 得到右下点和右 上点， 将左上点和右上点相连， 将左 下点和右下点相连， 分别拟合出顶刃曲线(7)和 槽底曲 线(8)， 由左侧切削刃曲线(2)、 右侧切削刃曲线(4)、 顶刃曲线(7)和槽底曲线(8)拟合出单 个刀齿的前刀面(9)， 完成单个刀齿前刀面(9)的等前角构建。 2.根据权利要求1所述的一种包络环面蜗轮滚刀的几何结构单齿等前角构建方法， 其 特征在于， 还 包括： D、 左侧切削刃曲线(2)与各环面螺旋线的交点沿螺旋线方向移动(m/n) ‑2个点的长度， 得到位于各环 面螺旋线上的k个点(10)， 其中， m表 示每条螺旋线 上包含的等间距的点数量， n表示每条螺 旋线上包 含的完整刀齿数量； E、 用移动 后的k个点拟合得到后刀面左侧边线(1 1)， 同理得到后刀面右侧边线(12)； F、 取后刀面左侧边线(11)与左侧齿顶环面螺旋线的交点(13)， 后刀面右侧边线(12)与 右侧齿顶 环面螺旋线的交点(14)， 拟合得到后刀面的齿顶曲线(15)； G、 取后刀面左侧边线(11)与左侧槽底螺旋线的交点(16)， 右后刀面右侧边线(12)与右 侧槽底螺 旋线的交点(17)， 拟合得到后刀面的槽底曲线(18)； H、 由后刀面左侧边线(11)、 后刀面右侧边线(12)、 齿顶曲线(15)和槽底曲线(18)拟合 出后刀面(19)， 完成单个刀齿后刀面(19)的构建。 3.根据权利要求2所述的一种包络环面蜗轮滚刀的几何结构单齿等前角构建方法， 其 特征在于， 还 包括： I、 将计算出的滚刀左侧螺旋面点族和右侧螺旋面点族的三维坐标数据导入三维建模 软件中， 分别拟合出滚刀的左侧螺 旋面(20)和右侧螺 旋面(21)； J、 由左右两侧齿顶环面螺旋线进行曲面放样， 得到单个刀齿 的齿顶面(22)， 由左右两 侧齿根环面螺 旋线进行曲面 放样， 得到单个刀齿的槽底面(23)。 4.根据权利要求3所述的一种包络环面蜗轮滚刀的几何结构单齿等前角构建方法， 其 特征在于， 还 包括： K、 将前刀面(9)、 后刀面(19)、 左侧螺旋面(20)、 右侧螺旋面(21)、 齿顶面(22)、 槽底面 (23)全部导入三维建模软件中， 由前刀面(9)、 后刀面(19)、 左侧螺旋面(20)、 右侧螺旋面 (21)、 齿顶面(2 2)、 槽底面(23)缝合成一个完整刀齿的三维 实体模型。 5.根据权利要求4所述的一种包络环面蜗轮滚刀的几何结构单齿等前角构建方法， 其 特征在于， 还 包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115510590 A 2L、 选取构造的第一个刀齿前刀面左侧切削刃曲线与分度环面螺旋线的交点L1， 将该交 点沿螺旋线方向移动m/n个点的长度， 得到第二个刀齿前刀面左侧切削刃曲线与分度环面 螺旋线的交点L2， 然后按照A ‑C步骤， 得到第二个刀齿的前刀面， 完成第二个刀齿前刀面的 等前角构建； M、 将第一个刀齿后刀面左右侧边线上的点沿螺旋线方向移动m/n个点的长度， 然后按 照E‑H步骤， 得到第二个刀齿的后刀面； N、 按照I‑J步骤， 完成第二个刀齿几何结构的三维模型构建。 6.根据权利要求5所述的一种包络环面蜗轮滚刀的几何结构单齿等前角构建方法， 其 特征在于， 重复上述方法， 完成整条螺旋线 上所有刀齿的构建， 将剩余的不 足以构建一个刀 齿的部分螺旋面剪裁舍弃； 再通过等间距 圆周阵列的方式， 得到分布在其他各条螺旋线上 所有刀齿的构建， 最终得到包络环面蜗轮滚刀的完整三维 实体模型。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115510590 A 3