(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 202211218752.6 (22)申请日 2022.10.07 (71)申请人 北京中技克美谐波传动股份有限公 司 地址 101318 北京市顺 义区临空经济核心 区裕满街5号院 (72)发明人 穆晓彪　杨国强　赵亮　 (74)专利代理 机构 北京思海天达知识产权代理 有限公司 1 1203 专利代理师 王兆波 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 17/12(2006.01) G06F 119/18(2020.01) (54)发明名称 一种基于形貌参数的柔轮滚刀切削刃方程 设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于形貌参数的柔轮滚 刀切削刃方程设计方法， 建立理想切削刃方程。 利用matlab软件完成方程的建立。 根据切削刃创 成原理， 切削刃是轴向齿形沿螺旋线构成的多个 均匀分布的空间螺旋面与前刀面相交产生的空 间曲线。 利用非接触式光学轮廓仪对 前刀面进行 检测扫描， 采用粗糙度长度法对采集的数据进行 处理和分析。 基于W ‑M分形函数和岛屿面积分布 的M‑B分形接触模型是摩擦学中用以表征粗糙表 面接触的代表 性分形模型。 本发 明通过获取滚刀 前刀面表面形貌参数， 利用分形理论， 将粗糙齿 面微观形貌的轮廓高度沿法线叠加到理想滚刀 切削刃方程上， 建立切削刃真实廓形， 为分析柔 轮加工表面 粗糙度提供了 基础。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115408884 A 2022.11.29 CN 115408884 A 1.一种基于形貌参数的柔轮滚刀切削刃方程改进设计方法， 其特征在于： 该方法包括 如下步骤； 步骤一： 建立理想切削刃方程； 式中， 理想滚刀切削刃轴向齿形包括直线段AB、 圆弧段BC、 齿侧直线段CD、 圆弧段DE、 直 线段EF五段结构， 该五段结构顺次连接， (L1,Y1)、 (L2,Y2)、 (L3,Y3)、 (L4,Y4)、 (L5,Y5)分别表 示线段AB、 BC、 BC、 CD、 DE、 EF上点的坐标， rh表示Xa轴与Xd之间的距离， hf、 ha分别表示滚刀轴 向齿形齿根高、 齿顶高， xA是A点在Xa轴坐标上的值， 满足xA＝(Soh+eoh)/2， Soh、 eoh分别表示齿 宽和齿槽宽， rp表示BC、 DE段圆弧的半径， αh是轴向压力角， αh＝arctan(tanαoh/cosλ )， bh是 直线CD在Xa轴上的截距， bh＝rh+Soh/(2tanαh),DH＝rh+ha； 其中， xC与xB的值由公式(2)联立 求得， 其中， xD与xE的值由公式(3)联立 求得， 步骤二： 根据切削刃创成原理， 切削刃是轴向齿形沿螺旋线构成的多个均匀分布的空 间螺旋面与前刀面相交产生的空间曲线， 切削刃是前刀面内的曲线； 利用非接触式光学轮 廓仪对前刀面进行检测扫描， 采用粗糙度长度法对采集的数据进行处理和分析； 粗糙度长 度法是基于表面轮廓高度分布的均方差,即Rq， 根据参考文献可以表示 为： 式中： τ是采样点间距， 一般为 常数； Ds表示表面轮廓分形 维数； G表示 分形表面的特征长 度尺度； γ表示谱密度的尺寸 参数； 对于粗糙度长度法， 首先计算出某一剖面轮廓高度均值， 然后计算出每轮廓点偏离均 线高度值的平方和， 最后计算和的均方根值， 从均方根Rq与采样点 间距τ 的对数图推导出二 维分形维数DS和分形粗 糙度GS， 故表面分形维数： D＝＜DS＞+1           (5)权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115408884 A 2式中： <>表示 求均值 对数据进行拟合后可得到lg(Rq)和采样点间距lg(x)之间的线 性关系， 计算出直线的斜 率和截距， 根据式(4)、 (5)即可求得整个 轮廓分形维数D； 步骤三： 基于W ‑M分形函数和岛屿面积分布的M ‑B分形接触模型是摩擦学中用以表征粗 糙表面接触的代 表性分形模型； 粗 糙表面的轮廓线可以用W ‑M函数表征为 式中， z(x)表示轮廓的位移坐标， x表示轮廓的位移坐标， D表示轮廓分形维数， 它定量 的表征表 面轮廓的不规则性和复杂程度， G表示z(x)大小的特征尺度系数； γ表 示服从正太 分布的随机表 面系数， γn表示轮廓的空间频率， nl表示轮廓结构的最低截止频率ωl相对应 的序号， n表示取样数。 2.根据权利要求1所述的一种基于形貌参数的柔轮滚刀切削刃方程改进设计方法， 其 特征在于： 将步骤二求得的D和G代入式(6)中， 求得z(x)并沿着法向叠加到步骤一所建立的 齿廓上， z(x)＝[z1(x),z2(x),z3(x),z4(x),z5(x)]， 分别对应着 AB， BC， CD， DE和EF段； 叠加后 各段齿廓方程计算如下： 直线段AB 圆弧段BC 式中， 齿侧直线段CD 圆弧段DE 式中， 直线段EF 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115408884 A 3