(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 202211217421.0 (22)申请日 2022.10.04 (71)申请人 哈尔滨理工大 学 地址 150080 黑龙江省哈尔滨市南岗区学 府路52号 (72)发明人 岳彩旭　林智　张安山　李荣义　 刘献礼　 (74)专利代理 机构 湖北武汉 永嘉专利代理有限 公司 42102 专利代理师 胡琳萍 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 基于参数化设计的高转速立铣刀质心参数 优化系统及方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于参数化设计的高转 速立铣刀质心参数优化系统及方法， 该方法包 括： 1)根据立铣刀的结构特征， 提取其设计特征 参数， 获得立铣刀的待优化的特征并根据需求设 定其可优化的约束范围； 2)对立铣刀模 型进行分 析生成立铣刀模型质心参数； 3)生成带有模型质 心参数的立铣刀设计参数数据集； 4)获取所述质 心参数中的偏心量的最小值， 并输出所述偏心量 最小时对应的一组刀具设计参数； 5)使用所述铣 刀快速参数化建模程序将所述偏心量最小的一 组刀具设计参数导入所述参数化模板模型， 生成 符合ISO 13399标准的产品数据包。 本发明可以 对立铣刀质心参数进行快速优化， 提高了刀具设 计效率。 权利要求书1页 说明书6页 附图2页 CN 115510585 A 2022.12.23 CN 115510585 A 1.一种基于参数化设计的高转速立 铣刀质心参数优化方法， 包括以下步骤： 1)根据立铣刀的结构特征， 提取其设计特征参数， 获得立铣刀的待优化的特征并根据 需求设定其可优化的约束范围； 所述结构特 征包括： 刀体特 征、 周刃特 征、 端刃特 征及退刀槽特 征； 所述待优化的特 征为： 立铣刀各刀刃的周刃第一后角和周刃第二后角； 2)对立铣刀模型进行分析生成立 铣刀模型质心参数； 所述质心参数包括： 立 铣刀模型右手笛卡尔坐标系的x坐标值,y坐标值及z坐标值； 3)生成带有模型质心参数的立 铣刀设计参数 数据集； 4)获取所述质心参数中的偏心量的最小值， 并输出所述偏心量最小时对应的一组刀具 设计参数； 所述偏心量 为所述x坐标值与所述y坐标值平方和的算数平方根； 5)使用所述铣刀快速参数化建模程序将所述偏心量最小的一组刀具设计参数导入所 述参数化模板模型， 生成符合ISO  13399标准的产品数据包； 所述产品数据包包括P21格式 的刀具数据文件、 DXF格式的二维图形、 STP格式的三维基本模 型、 STP格式的三维细节模 型、 JPG格式的刀具族图、 JPG格式的刀具外观图及PNG格式的生产厂 商标志。 2.一种基于参数化设计的高转速立 铣刀质心参数优化系统， 包括： 参数初始化模块， 用于根据立铣刀的结构特征， 提取其特征参数， 获得立铣刀的待优化 的特征并根据需求设定其可优化的范围； 立铣刀模型质心参数生成模块， 用于对立铣刀模型进行分析生成立铣刀模型质心参 数； 并集合参数初始化模块 提取的参数获得 带有模型质心参数的立 铣刀设计参数 数据集； 参数优化设计模块， 用于获取所述质心参数中的偏心量的最小值， 并输出所述偏心量 最小时对应的一组刀具设计参数作为优化后的设计参数； 模型生成模块， 用于将优化后的设计参数导入参数化模板模型， 生成符合IS O 13399标 准的产品数据包； 所述产品数据包包括P21格式的刀 具数据文件、 DXF格式的二维图形、 STP 格式的三维基本模型、 STP格式的三维细节模型、 JPG格式的刀具族图、 JPG格式的刀 具外观 图及PNG格式的生产厂商标志； 所述铣刀快速参数化建模程序主要实现获取刀具设计参数、 判别参数、 修改表达式文件和运行参数化驱动文件的功能； 所述模型生成模块还用于生成 用于有限元分析的刀具仿真模型； 图纸及工艺生成模块， 用于根据模型生成模块生成的产品数据包中的二维图形添加生 产厂商专用图框并生成产品图纸和 加工工艺图纸。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115510585 A 2基于参数化 设计的高转速立铣刀质心参数优化系统及方 法 技术领域 [0001]本发明涉及机械加工技术， 尤其涉及一种基于参数化设计的高转速立铣刀质心参 数优化系统及方法。 背景技术 [0002]随着工业产品结构设计不断向着紧凑化与微型化发展， 工件的尺寸在不断缩小。 制造微型化的发展趋势要求制造工艺进行相应的改进与变化。 目前， 在机械加工中切削加 工仍是零件最终形成的主要工艺手段， 使用更小直径的刀具实现更高效率、 高质量的高速 切削是切削加工的主要发展方向之一。 高速切削技术大大提高了生产效率和加工质量， 降 低了生产成本 。 [0003]在高速切削时， 由于机床主轴的高速旋转， 在刀具存在不平衡的情况下， 由此产生 的离心力对机床主轴轴承或机床部件施加周期性的载荷， 产生的振动对主轴轴承、 刀具寿 命、 加工质量与精度产生不良影响。 立铣刀采用变齿距与变螺旋角的设计可以有效抑制振 动， 可以提高对刀精度和工件被加工表面的质量。 由于采用这种设计的立铣刀的不对称性 使得这类刀具结构存在偏心的缺点， 使立铣刀无法满足高速切削的要求。 因此在不降低切 削性能的前提下优化 立铣刀的偏心问题对提高工件的加工精度是必要的。 [0004]在刀具设计方法中实验设计法可以获得真实的切削数据， 但是会造成大量设计时 间与成本的浪费。 计算机辅助设计以其高效、 简单、 易用的特点已经成为刀具设计的有效方 法。 通过计算机辅助设计可使设计人员可以减少大量的重复工作， 在实验前期优选几何参 数设计结果减少实验 数量， 达到提高刀具设计效率、 节约设计成本、 缩短原有设计周期的目 的。 发明内容 [0005]本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷， 提供一种基于参数化设计 的高转速立 铣刀质心参数优化系统及方法。 [0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 一种基于参数化设计的高转速立铣 刀质心参数优化方法， 包括以下步骤： [0007]1)根据立铣刀的结构特征， 提取其特征参数， 获得立铣刀的待优化的特征并根据 需求设定其可优化的范围； [0008]所述结构特征包括： 刀体特征、 周刃特征、 端刃特征及退刀槽特征； 所述刀体特征 的特征参数为： 刀尖 圆弧半径、 齿数、 齿距、 切削直径、 最大切削深度、 刀柄直径、 颈部直径、 螺旋角、 头长、 刀柄长度及总长； 所述周刃特征的特征参数为： 周刃前角、 周刃第一后角、 周 刃第二后角及周刃第一后刀面宽度； 所述端刃特征的特征参数为： 端刃前角、 端刃倒锥角、 GASH角、 端刃第一后角、 端刃第一后刀面宽度及端刃第二后角； 所述退刀槽特征的特征参数 为： 槽底半径及退刀槽轨迹； 所述待优化的特征为： 立铣刀各刀刃的周刃第一后角和周刃第 二后角；说　明　书 1/6 页 3 CN 115510585 A 3