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植绒拉刀的植绒区域智能优化方法及拉刀参数化建模方法

1.本发明属于高性能刀具精准建模与智能设计技术领域，具体涉及一种植绒拉刀的植绒区域智能优化方法及拉刀参数化建模方法。
技术背景
2.鉴于拉削工艺拥有着生产效率高、设备简单和加工精度高等优点，大多数航空航天材料的加工和生产均采用拉削的方式。在前刀面设置纤维绒毛的植绒拉刀为拉刀的设计与应用提供了新的思路。但是，植绒拉刀在设计与制备宏观几何结构与微观几何结构时，常常由于尺寸误差、形状误差或位置误差等因素的影响，使得制备出的刀具几何结构无法达到工程运用中的实际水平，导致拉刀难以实现高质高效切削加工的目的。并且，植绒拉刀前期的设计以及建模方面始终存在着效率低，误差大等问题，导致植绒拉刀的后续生产和应用中也存在着很多不可预估的问题。而三维模型参数化的建模与设计已成为一种高效、便捷、精准、有效的设计方法。它不仅能有效的减少工人的设计时间，也针对某种模型具有广泛的适用性；因此，急需设计一种植绒拉刀的参数化建模方法，以提高植绒拉刀的设计效率。
3.此外，拉刀在拉削过程存在局部磨损格外剧烈的问题；这是由于在实际加工过程中，刀具前刀面和切屑之间的强烈摩擦会产生大量的加工热，这些热量会集中在刀具-切屑界面上，从而导致刀具前刀面热量无法及时散失。另外，由于加工中热量主要会集中在第一变形区，呈波形从中间向两侧散开。因此，前刀面的中间靠近切削刃一侧的位置被认为是磨损最为严重的位置，导致产生月牙洼等磨损现象。故而，迫切需要一种能够精准预测拉刀前刀面局部磨损情况并基于此对拉刀进行优化的方法。
4.目前，比如申请号为cn201510333768.5的专利公开了一种参数化渐开线花键拉刀设计方法，该发明提供了一种通过vb程序直接驱动autocad软件自动完成autocad版本的刀具图纸设计方法。虽然该发明具有一定的提高效率、减少设计误差的特点，但是未能实现对渐开线花键拉刀的三维模型的建立，缺乏一定的直观性以及实用性。再如，申请号为 cn201310424751.1的专利发明了一种参数化数控立铣刀制造工艺设计方法，该发明通过将数控立铣刀的定义一个加工元，每个加工元作为一个程序模块出现，并将上述数控立铣刀加工元与工艺参数、工艺标准及规范等数据结合来建立capp参数化数据库。基于capp参数化数据库实现对刀具制造过程的优化和修正，有效地提高了工作的效率。然而，该发明需要大量的工艺数据支撑，工况要求严格，不具有普适性。

技术实现要素：

5.本发明目的在于提供一种植绒拉刀的植绒区域智能优化方法及拉刀参数化建模方法；其是一种基于考虑植绒拉刀的刀体几何结构以及绒毛的直径、长度、间距、面积等参数建立植绒拉刀模型的方法；是一种联合有限元仿真软件、解算软件以及曲面建模软件逆向构造刀具磨损网格曲面，并基于该曲面优化植绒刀具的方法；是一种基于仿真分析以及
实验结论构造植绒刀具参数数据库的方法；是一种采用数据库智能化匹配合适植绒刀具相关尺寸，建立植绒拉刀三维模型的方法；是一种联合三维建模软件与visual basic软件基于宏的二次开发进行植绒拉刀的参数化设计，从而推动刀具物理机理产生倍增效应的方法；是一种实现植绒拉刀精准建模以及智能化设计的方法。
6.第一方面，本发明提供一种植绒拉刀的植绒区域智能优化方法，其包括以下步骤：
7.步骤1、设定被优化植绒拉刀前刀面上的初始植绒区域。
8.步骤2、对基础刀齿进行拉削热-力耦合仿真，得到温度场以及刀具磨损分布情况，得到处理得到的刀具磨损云图以及刀具磨损-时间曲线。基础刀齿为除不进行植绒外其余参数均与被优化植绒拉刀一致的单齿拉刀。
9.步骤3、根据刀具磨损云图中的刀具磨损坐标点数据进行逆向寻点，得到对应的云图数据文件。
10.步骤4、将步骤3得到的云图数据文件导入曲面构造软件，拟合得到刀具磨损曲线并构建出刀具磨损网格曲面。
11.步骤5、在被优化植绒拉刀的前刀面选取与步骤4得到的刀具磨损网格曲面对应的区域作为额外植绒区域。取初始植绒区域与额外植绒区域的并集作为被优化植绒拉刀的最终植绒区域，得到优化后的植绒拉刀。
12.作为优选，所述的初始植绒区域包括沿着拉刀切削刃方向依次等间隔排列的若干个植绒分区。
13.作为优选，所述的曲面构造软件采用ug软件；步骤4中具体采用非线性最小二乘法联合特征向量估算法，利用nurbs网格控制曲线拟合出刀具磨损曲线。
14.作为优选，步骤2中，提取刀具磨损云图以及刀具磨损-时间曲线的同时收集刀具磨损数据。刀具磨损数据包括剪切应力、切削负载和温度-时间曲线。
15.作为优选，步骤3中，所述的云图数据文件具体为拉削仿真时的第一时间步相应的云图数据文件。
16.作为优选，步骤3中，使用matlab数据分析软件进行逆向寻点。
17.作为优选，步骤5执行后，对优化后的植绒拉刀进行拉削热-力耦合仿真；仿真设置参数与步骤2中对基础刀齿的仿真设置参数一致，得到优化后的植绒拉刀对应的刀具磨损云图；根据刀具磨损云图对最终植绒区域上不同位置的植绒间距进行调节，进一步减少植绒拉刀前刀面的局部不均匀磨损。
18.作为优选，步骤5执行后，对优化后的植绒拉刀进行强度校核，检测植绒拉刀的强度是否满足切削要求；若不满足，则调整植绒拉刀的参数。
19.第二方面，本发明提供一种植绒拉刀的拉刀参数化建模方法，其包括以下步骤：
20.步骤一、设定多个不同型号的植绒拉刀的拉刀结构参数。拉刀结构参数包括拉刀本体参数、植绒参数和拉刀工况参数。
21.步骤二、依据前述的植绒区域智能优化方法对步骤一设定的各型号的植绒拉刀进行优化；并利用优化后的各植绒拉刀的拉刀结构参数及其仿真得到的数据构建数据库。
22.步骤三、建立利用visual basic软件启动三维建模软件并逐步构建植绒拉刀整体模型的自动建模程序。
23.步骤四、利用visual basic软件提供的控件创建设计界面；设计界面包括工况输
入界面和参数生成页面。工况输入界面用于设定拉削工况参数和被调用的数据库。拉削工况参数包括拉床型号、拉刀型号和拉削阶段。参数生成页面用于在植绒拉刀整体模型建立后调整拉刀本体参数和植绒参数，以更新植绒拉刀整体模型。
24.步骤五、利用visual basic软件构建用于对植绒拉刀整体模型的拉刀本体参数和植绒参数进行参数化的参数化设计程序。
25.步骤六、针对工况自动建立对应的植绒拉刀整体模型。
26.6-1.在工况输入界面设定拉削工况参数；拉削工况参数调入数据库；数据库根据拉削工况参数选定最合适的植绒拉刀型号。
27.6-2.步骤三建立的自动建模程序根据选定的植绒拉刀型号构建植绒拉刀整体模型。
28.6-3.步骤五得到的参数化设计程序对植绒拉刀整体模型的拉刀本体参数和植绒参数进行参数化。
29.6-4.将参数化以后的拉刀本体参数和植绒参数显示在参数生成页面；修改参数生成页面上的拉刀本体参数和植绒参数，更新植绒拉刀整体模型。
30.作为优选，步骤二中构建的数据库为access数据库；通过open database connectivity提供的数据库访问接口函数实现对visual basic软件与access数据库之间的数据传递。
31.作为优选，数据库采用田口法选定植绒拉刀型号。
32.作为优选，步骤五执行后，导出植绒拉刀整体模型的三视图。
33.作为优选，所述的三维建模软件采用solidworks软件。
34.作为优选，步骤五中出现以下问题时进行报错提示：
35.1)在工况输入界面设定拉削工况参数后三维建模软件不运行建模，提示：软件启动代码异常或路径选择错误，请检查。
36.2)修改参数生成页面上的拉刀本体参数和植绒参数后，三维建模软件建模中断，提示：当前建模参数设置过大或过小，请检查。
37.3)修改参数生成页面上的拉刀本体参数和植绒参数后，无法点击创建指令，提示：参数输入格式错误，请检查；
38.4)修改参数生成页面上的拉刀本体参数和植绒参数后，成功启动三维建模软件不进行建模，提示：控件代码出现问题，请从报错处逐句检查。
39.本发明的有益效果：
40.1、本发明对无植绒的基础刀齿进行热-力耦合仿真，获得拉刀刀齿前刀面易发生局部磨损的区域，并以该区域作为额外植绒区域；再将初始植绒区域与额外植绒区域的并集作为最终的植绒区域，所得植绒拉刀能够有效减小了拉刀刀齿在拉削过程中局部磨损过于剧烈的问题。
41.2、本发明通过逆向构造前刀面植绒曲面优化形状，建立刀具前刀面植绒的参数，实现了刀具前刀面建立绒毛结构的目的，确保精准建立植绒拉刀三维模型。此外，本发明考虑植绒拉刀的刀体几何参数以及植绒的相关参数，建立植绒拉刀模型，改善了传统拉刀建模的方式。
42.3.本发明采用调用数据库，并联合solidworks软件与visual basic软件，实现智
能化、自动化生成植绒拉刀三维模型的方法，为其他相关建模提供了理论基础。
43.4.本发明基于solidworks宏的二次开发，实现植绒拉刀的参数化设计，显著提高了植绒拉刀的设计速度。
附图说明
[0044][0045]
图1为本发明实施例1的流程图；
[0046]
图2为本发明实施例1进行植绒区域优化的实施思路图
[0047]
图3为本发明实施例2的流程图；
[0048]
图4为本发明实施例2中自动建模(即步骤十三)的流程图；
[0049]
图5为本发明实施例2中工况输入界面的示意图；
[0050]
图6为本发明实施例2中参数生成页面的示意图。
具体实施方式
[0051]
以下结合附图对本发明进行进一步说明。
[0052]
实施例1
[0053]
如图1和2所示，一种植绒拉刀的植绒区域智能优化方法，其包括以下步骤：
[0054]
步骤1、设定被优化植绒拉刀前刀面上的初始植绒区域。所述的初始植绒区域包括沿着拉刀切削刃方向依次等间隔排列的若干个植绒分区。
[0055]
步骤2、通过拉格朗日算法，对基础刀齿进行拉削热-力耦合仿真，得到温度场以及刀具磨损分布情况，得到处理得到的刀具磨损云图以及刀具磨损-时间曲线，并收集刀具磨损数据。刀具磨损数据包括剪切应力、切削负载和温度-时间曲线。基础刀齿为除不进行植绒外其余参数均与被优化植绒拉刀一致的单齿拉刀。
[0056]
步骤3、根据刀具磨损云图中的刀具磨损坐标点数据进行逆向寻点，得到拉削时的第一时间步相应的云图数据文件。
[0057]
步骤4、将步骤3得到的云图数据文件导入ug软件，拟合出刀具磨损曲线并构建出刀具磨损网格曲面。具体采用非线性最小二乘法联合特征向量估算法，利用nurbs网格控制曲线拟合出刀具磨损曲线。
[0058]
步骤5、在被优化植绒拉刀的前刀面选取与步骤4得到的刀具磨损网格曲面对应的区域作为额外植绒区域。如图2所示，取初始植绒区域与额外植绒区域的并集作为被优化植绒拉刀的最终植绒区域，得到优化后的植绒拉刀。
[0059]
步骤6、对优化后的植绒拉刀进行拉削热-力耦合仿真；仿真设置参数与步骤2中对基础刀齿的仿真设置参数一致，得到优化后的植绒拉刀对应的刀具磨损云图；根据刀具磨损云图对最终植绒区域上不同位置的植绒间距进行调节，进一步减少植绒拉刀前刀面的局部不均匀磨损。
[0060]
步骤7、对优化后的植绒拉刀进行强度校核，检测植绒拉刀的强度是否满足切削要求；若不满足，则调整植绒拉刀的参数。
[0061]
实施例2
[0062]
如图3所示，一种植绒拉刀的拉刀参数化建模方法，依据植绒拉刀的几何结构、制
造工艺以及使役条件所设计的植绒单齿拉刀，并基于建模软件宏的二次开发功能对刀具的各项参数进行参数化，通过程序精准调控设计中的参数效应。
[0063]
该植绒拉刀的拉刀参数化建模方法包括以下步骤：
[0064]
步骤一、首先依据刀具功能与性能的需求，针对软件的设计需要满足以下几个要求：1) 依据拉刀的尺寸以及功能需求，智能化设计拉刀表面植绒的参数；2)植绒拉刀三维模型仿真的数据收集；3)定义植绒拉刀的相关参数以及相关的需求；4)依据改造拉刀尺寸以及仿真数据，输入拉刀的型号相关参数自动生成植绒拉刀建模的相关参数；5)依据自生成参数精准建立植绒拉刀的三维模型；6)vb6.0控件程序与solidworks2020的嵌入式连接；7)软件界面设计的简洁人性化，操作简单，容易上手；8)软件需拥有故障处理方案以及参数设计提示功能。
[0065]
步骤二、辅助软件功能的调试以及准备：1)abaqus仿真软件的成功实现拉刀切削过程的热-力耦合仿真：通过仿真逆向构造出切削中易磨损区域曲面，并基于该曲面植入纤维材料，实现抑制磨损；2)vb6.0与solidworks的连接：通过输入启动代码使得在vb6.0软件中能够控制solidworks的成功运行；3)基础建模与宏的录制：在建模过程通过宏的录制获取建模过程中的底端代码，将底端代码修改优化后，嵌入vb6.0中做初步建模设计的底端代码。完成初步代码编辑后，运用api对使用solidworks各项功能进行连接调用。
[0066]
步骤三、植绒拉刀相关参数的收集，参数收集模块主要是用户输入改造拉刀尺寸后，计算机自定义好待加工工件的各项参数，从而实现建立植绒拉刀几何模型的目的。根据植绒拉刀的几何形状以及性能要求，建立植绒拉刀的几何模型需要以下参数：1)拉刀本体相关参数：拉刀宽度d1；拉刀高度h1；拉刀长度l1；楔槽宽度d2；楔槽高度h2；切削刃宽度l2；拉刀后角α；拉刀前角γ；定位销距离r1；定位销直径r2等；2)植绒参数：纤维直径d3；纤维长度h3；纤维距离切削刃长度d4；纤维之间的间距d5；纤维模块的宽度l3；纤维模块的间距l4；纤维模块的长度l5；纤维模块的数量quan；纤维模块的密度idens；纤维的总宽width等。
[0067]
步骤四、基于上述拉刀本体参数，在abaqus中对所研究拉刀进行切削仿真，采用修正的拉格朗日算法，着重分析仿真过程中的温度场以及刀具磨损分布情况。其中，刀具设为刚性体，工件为塑性体，刀具和工件网格尺寸比设置为8。此外，在数值模拟过程中，刀-屑接触区的摩擦系数采用植绒拉刀附加蓖麻油切削液的实际摩擦系数，此摩擦系数通过retc摩擦磨损机实验获得，其值设置为0.34。
[0068]
步骤五、经过仿真求解之后，在anaqus后处理中获得拉刀的刀具-切屑接触面的刀具磨损云图以及刀具磨损-时间曲线。
[0069]
步骤六、将所研究的拉刀的刀具磨损数据以及坐标点相应的数据依次导出，进而在 matlab数据分析软件中对数值进行处理，将刀具磨损及坐标点数据进行逆向寻点，从而获得所选数据在拉削时的第一时间步相应的云图数据文件。
[0070]
步骤七、将数据导入ug软件(具体为ug nx8.5))中，采用非线性最小二乘法和联合特征向量估算法，利用nurbs网格控制曲线拟合出刀具磨损曲线并构建出刀具磨损网格曲面。
[0071]
步骤八、将构建的刀具磨损网格曲面作为修剪曲面，对原刀具模型进行布尔求和操作，获得前刀面新型植绒刀具的初始三维模型。
[0072]
步骤九、将上述设计得到的初始植绒拉刀进行切削仿真实验，切削参数和切削条
件与原刀具的切削仿真设置参数完全相同。进而将仿真得到的植绒刀具磨损图进行优化，即，将植绒区域的绒毛间隔做微调整，以实现刀具出现较少的磨损。
[0073]
步骤十、通过abaqu后处理数据，检测优选植绒拉刀的刀具磨损以及最高切削温度的变化或者影响是否显著，如果有显著效果，即温度和磨损值低于原数值的15％～20％，则确实为优选方案。
[0074]
步骤十一、将优选方案进行强度校核，检测其是否满足切削要求，如果不满足需要进一步优化，如果满足则确定为最终的植绒方案。
[0075]
步骤十二、建立不同植绒面积和间隔刀具性能的数据库，参数数据库采用microsoft officeaccess 2003，通过open database connectivity提供的数据库访问接口函数实现对vb与access 数据库之间的数据传递，为后续植绒刀具智能参数化设计做铺垫。通过大量仿真以及相关研究得出以下结论，如表1所示。
[0076]
表1仿真相关关键参数以及结论
[0077][0078]
步骤十三、如图4所示，植绒拉刀的程序设计，首先在vb6.0中设计启动solidworks2020 软件的代码，solidworks2020启动后通过宏逐步录制各步骤建模的后端代码，将代码转到 vb6.0中进行修改和优化。完成代码编辑后，通过控件逐步调试植绒拉刀建模存在的问题。最后将代码相关尺寸参数化。具体包括以下步骤：
[0079]
打开vb6.0——编辑启动solidworks2020代码——录制宏——建立基准面——绘制拉刀草图——结束录制——代码修改和优化——录制宏——拉伸拉刀草图——结束录制——代码修改和优化——录制宏——建立后角基准面——绘制后角草图——结束录制——代码修改和优化——录制宏——切除实体形成后角——结束录制——代码修改和优化——录制宏——建立前角基准面——绘制前角草图——结束录制——代码修改和优化——录制宏——切除实体形成前角——结束录制——代码修改和优化——录制宏——建立楔槽基准面——绘制楔形槽草图——结束录制——代码修改和优化——录制宏——切除实体形成楔形槽——结束录制——代码修改和优化——录制宏——建立定位销基准面——绘制定位销草图——结束录制——代码修改和优化——录制宏——切除实体形成定位销实体——结束录制——代码修改和优化——录制宏——建立纤维基准面——绘制纤维草图——阵列——结束录制——代码修改和优化——录制宏——阵列纤维结构——结束录制——代码修改和优化——代码调试——设计软件界面——植绒拉刀尺寸参数化——尺寸关联——代码逐段调试——编辑报错代码——编辑提示代码——代码调试——完成植绒拉刀的参数化设计——导出图纸。
[0080]
步骤十四、如图5和图6所示，软件界面的设计，运用vb开发平台提供的控件创建设计界面，将刀具的各项参数放入程序中并做归类，并且将植绒拉刀相关参数的图纸嵌入程序中。软件界面的设计分为两个部分，第一部分为工况输入界面，其中包含：拉削工况的选择；拉床的选择(主要针对恒锋公司的卧式拉床以及立式拉床的拉刀)；改造拉刀的型号；数据库调用选择(自动化生成的参数有多组参考值可供选择)。第二部分为参数生成页面，该页面是基于第一页面的参数选择自动生成的页面，生成的参数也可手动进行调整。
[0081]
步骤十五、两部分界面的连接，输入控件相关代码实现第一部分界面对第二部分界面的控制。步骤十六、实现数据库的调用，采用open database connectivity提供的数据库访问接口函数实现对vb与access数据库之间的数据传递。
[0082]
具体实施方法如下：
[0083]
(1)编辑数据库启动代码，该启动代码包含控件指令、服务指令、数据调用指令、创建参数指令。
[0084]
(2)将拉削工况参数调入数据库，数据库采用田口法，选择最合适的植绒方案以及创建的参数；
[0085]
(3)将界面一中创建的参数嵌入界面二的生成代码中，其中包含创建参数指令、以及参数的可修改指令。
[0086]
步骤十七、植绒拉刀的建模，植绒拉刀的建模主要是完成microsoft visual basic 6.0与 solidworks2020之间的连接，并完成三维模型的建立。通过api接口对solidworks2020进行连接，程序控制在solidworks进行三维建模。
[0087]
步骤十八、参数化设计，将初步建模的底端代码的相关尺寸数据进行参数化，实现底端代码与第二部分程序界面的连接。
[0088]
步骤十九、植绒拉刀模型的输出，在solidworks2020完成建模后，将三维模型保存并导出植绒拉刀的三视图，保存为.dwg格式。首先通过接口将电脑与pdf打印机进行连接，将三维模型保存并进行pdf的图纸的打印输出。
[0089]
步骤二十、报错调控，错误异常说明应用程序在执行命令时出现错误或建模状态异常。通常，这种应用程序中出现的异常会产生某些类型的错误，而且异常自身也会采用某些方式来描述错误的状况。当程序中发生异常时，它会沿着函数调用链传递直到发生以下两种情况：一是发生了能够处理异常的处理器或者异常被扔出应用程序的主要方法，在这种情况之下就会触发缺省的异常处理器。二是直接采用防御性代码来解决问题。当本软件出现以下问题时，软件会出现相应的提示，如下述所示：1)输入相应参数无法启动solid works不运行建模，提示：软件启动代码异常或路径选择错误，请检查；2)输入相应参数，solid works建模中断，提示：当前建模参数设置过大或过小，请检查；3)输入相应参数无法点击创建指令，提示：参数输入格式错误，请检查；4)输入相应参数后，成功启动solid worksbu不进行建模，提示：控件代码出现问题，请从报错处逐句检查。
[0090]
步骤二十一、软件优化：为达到软件的简洁人性化，易上手操作，需要对界面进行调整，另外需要将故障处理以及操作提示等控件的底端代码与界面进行连接，从而完成整个二次开发。
[0091]
步骤二十二、参数设计要求，本发明主要针对传统拉刀所设计的单齿植绒拉刀，因此，在进行手动植绒拉刀参数输入时，尺寸不宜过大。主要因为单齿拉刀是安装在传统拉刀
的刀柄上，因此过大的拉刀不符合实际的应用。以下给出每个参数的输入范围。
[0092]
1)拉刀本体相关参数：拉刀宽度：5≤d1≤10；拉刀高度：3≤h1≤7；拉刀长度:10≤l1≤18；楔槽宽度:0.2≤d2≤2；楔槽高度:0.2≤h2≤1.5；切削刃宽度:0.1≤l2≤0.5；拉刀后角:4≤α≤8；拉刀前角:10≤γ≤18；定位销距离:3≤r1≤5；定位销直径:3≤r2≤6。
[0093]
2)植绒参数：纤维直径:0.005≤d3≤0.2；纤维长度:0.2≤h3≤1.2；纤维距离切削刃长度: 0.2≤d4≤0.5；纤维之间的间距:0.1≤d5≤0.3；纤维模块的宽度:2≤l3≤8；纤维模块的间距: 0≤l4≤18；纤维模块的长度:1≤l5≤9.8；纤维模块的数量:1≤quan≤5；纤维模块的密度: 0.2≤idens≤5；纤维的总宽:1≤width≤9.8。
[0094]
作为一个优选实例，本发明中将工况选择的种类设为以下几种：拉床型号的选择：卧式拉床、立式拉床以及侧式拉床；拉刀型号的选择：l01、l02、l03该方案参考恒峰刀具公司制造的拉刀；拉削阶段的选择：粗拉段、精拉段、半精拉段；数据库的调用：生成植绒间隔，宽度等主要参数作为用户选择。
[0095]
作为一个优选实例，纤维模块的密度以及纤维的总宽的数值是通过计算得到。
[0096]
纤维模块的密度＝(纤维模块的宽度
×
纤维模块的长度)/纤维的总数量；
[0097]
纤维的总宽＝纤维长度+纤维模块的宽度。
[0098]
作为一个优选实例，该植绒拉刀参数化设计的是一种智能化、自动化生成植绒拉刀三维模型的方法。

技术特征：

1.一种植绒拉刀的植绒区域智能优化方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、设定被优化植绒拉刀前刀面上的初始植绒区域；步骤2、对基础刀齿进行拉削热-力耦合仿真，得到温度场以及刀具磨损分布情况，得到处理得到的刀具磨损云图以及刀具磨损-时间曲线；基础刀齿为除不进行植绒外其余参数均与被优化植绒拉刀一致的单齿拉刀；步骤3、根据刀具磨损云图中的刀具磨损坐标点数据进行逆向寻点，得到对应的云图数据文件；步骤4、将步骤3得到的云图数据文件导入曲面构造软件，拟合得到刀具磨损曲线并构建出刀具磨损网格曲面；在被优化植绒拉刀的前刀面选取与步骤4得到的刀具磨损网格曲面对应的区域作为额外植绒区域；取初始植绒区域与额外植绒区域的并集作为被优化植绒拉刀的最终植绒区域，得到优化后的植绒拉刀。2.根据权利要求1所述的一种植绒拉刀的植绒区域智能优化方法，其特征在于：所述的初始植绒区域包括沿着拉刀切削刃方向依次等间隔排列的若干个植绒分区。3.根据权利要求1所述的一种植绒拉刀的植绒区域智能优化方法，其特征在于：所述的曲面构造软件采用ug软件；步骤4中具体采用非线性最小二乘法联合特征向量估算法，利用nurbs网格控制曲线拟合出刀具磨损曲线。4.根据权利要求1所述的一种植绒拉刀的植绒区域智能优化方法，其特征在于：步骤2中，提取刀具磨损云图以及刀具磨损-时间曲线的同时收集刀具磨损数据；刀具磨损数据包括剪切应力、切削负载和温度-时间曲线。5.根据权利要求1所述的一种植绒拉刀的植绒区域智能优化方法，其特征在于：步骤3中，使用matlab数据分析软件进行逆向寻点；所述的云图数据文件具体为拉削仿真时的第一时间步相应的云图数据文件。6.根据权利要求1所述的一种植绒拉刀的植绒区域智能优化方法，其特征在于：步骤5执行后，对优化后的植绒拉刀进行拉削热-力耦合仿真；仿真设置参数与步骤2中对基础刀齿的仿真设置参数一致，得到优化后的植绒拉刀对应的刀具磨损云图；根据刀具磨损云图对最终植绒区域上不同位置的植绒间距进行调节，进一步减少植绒拉刀前刀面的局部不均匀磨损。7.根据权利要求1所述的一种植绒拉刀的植绒区域智能优化方法，其特征在于：步骤5执行后，对优化后的植绒拉刀进行强度校核，检测植绒拉刀的强度是否满足切削要求；若不满足，则调整植绒拉刀的参数。8.一种植绒拉刀的拉刀参数化建模方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、设定多个不同型号的植绒拉刀的拉刀结构参数；拉刀结构参数包括拉刀本体参数、植绒参数和拉刀工况参数；步骤二、依据如权利要求1所述的一种植绒拉刀的植绒区域智能优化方法对步骤一设定的各型号的植绒拉刀进行优化；并利用优化后的各植绒拉刀的拉刀结构参数及其仿真得到的数据构建数据库；步骤三、建立利用visual basic软件启动三维建模软件并逐步构建植绒拉刀整体模型的自动建模程序；
步骤四、利用visual basic软件提供的控件创建设计界面；设计界面包括工况输入界面和参数生成页面；工况输入界面用于设定拉削工况参数和被调用的数据库；拉削工况参数包括拉床型号、拉刀型号和拉削阶段；参数生成页面用于在植绒拉刀整体模型建立后调整拉刀本体参数和植绒参数，以更新植绒拉刀整体模型；步骤五、利用visual basic软件构建用于对植绒拉刀整体模型的拉刀本体参数和植绒参数进行参数化的参数化设计程序；步骤六、针对工况自动建立对应的植绒拉刀整体模型；6-1.在工况输入界面设定拉削工况参数；拉削工况参数调入数据库；数据库根据拉削工况参数选定最合适的植绒拉刀型号；6-2.步骤三建立的自动建模程序根据选定的植绒拉刀型号构建植绒拉刀整体模型；6-3.步骤五得到的参数化设计程序对植绒拉刀整体模型的拉刀本体参数和植绒参数进行参数化；6-4.将参数化以后的拉刀本体参数和植绒参数显示在参数生成页面；修改参数生成页面上的拉刀本体参数和植绒参数，更新植绒拉刀整体模型。9.根据权利要求8所述的一种植绒拉刀的拉刀参数化建模方法，其特征在于：步骤二中构建的数据库为access数据库；通过open database connectivity提供的数据库访问接口函数实现对visual basic软件与access数据库之间的数据传递；数据库采用田口法选定植绒拉刀型号。10.根据权利要求8所述的一种植绒拉刀的拉刀参数化建模方法，其特征在于：所述的三维建模软件采用solidworks软件。

技术总结

本发明公开了一种植绒拉刀的植绒区域智能优化方法及拉刀参数化建模方法。该优化方法如下：1.设定被优化植绒拉刀前刀面上的初始植绒区域。2.对基础刀齿进行拉削热-力耦合仿真，得到刀具磨损分布情况；3.根据刀具磨损云图中的刀具磨损坐标点数据进行逆向寻点，得到对应的云图数据文件。4.将云图数据文件导入曲面构造软件，拟合得到刀具磨损曲线并构建出刀具磨损网格曲面。5.在被优化植绒拉刀的前刀面选取与步骤4得到的刀具磨损网格曲面对应的区域作为额外植绒区域。再将初始植绒区域与额外植绒区域的并集作为最终的植绒区域，所得植绒拉刀能够有效减小了拉刀刀齿在拉削过程中局部磨损过于剧烈的问题。损过于剧烈的问题。损过于剧烈的问题。