啮合式螺旋对滚剪纸刀设计方法

摘要

本发明涉及一种啮合式螺旋对滚剪纸刀的设计方法，是一种两滚刀高速走刀剪切纸类等物品的加工技术，根据齿廓啮合基本定律设计的滚刀，当两刀以相同的角速度相向运动时，两滚刀的刀刃啮合点从里向外做点接触运动、将纸逐渐剪断。刀片在一个三维空间完成剪纸过程。为使所设计的滚刀各参数合理配合，滚刀具有断纸完全，无翘边、错牙、包绞等质量问题，还需提高滚刀使用寿命。本发明建立了滚刀各参数间的数学模型，在已知滚刀1的几何参数的基础上，通过数学公式计算出精确的符合实际要求的另一把滚刀2的设计几何参数，进而设计出能处于最佳工作状态的啮合式螺旋对滚剪纸刀。

主权项

1.一种啮合式螺旋对滚剪纸刀设计方法，剪纸刀由圆柱形滚刀1和锥形滚刀2按啮合式螺旋对滚剪纸方式组合，当两刀以相同的角速度相向运动时，两滚刀的刀刃啮合点从里向外做点接触运动，将纸逐渐剪断，滚刀1的刀片刃口与其轴线平行，滚刀2的刀片则以一定的倾角α偏心安装，在已知滚刀1的设计参数基础上，计算并设计滚刀2的大头直径φ2max、锥角γ、大头偏心距emax，刀片的安装倾角α，其特征在于滚刀2的几何参数设计是根据建立起来的数学模型按一下步骤来完成：1)将滚刀2刀刃分成n＝30等分，将滚刀2的刀刃方程式求得等分中各点在刀刃剪切时的三维X、Y、Z坐标值；滚刀2刀刃方程式为：$\frac{x-x_0^{\prime \prime }}{x_n^{\prime \prime }-x_0^{\prime \prime }}=\frac{y-y_0^{\prime \prime }}{y_n^{\prime \prime }-y_0^{\prime \prime }}=\frac{z-z_0^{\prime \prime }}{z_n^{\prime \prime }-z_0^{\prime \prime }}$ 2)运用以下公式计算出上述各点的两滚刀刀刃在压下量d1至d30 的一组值，$d=\frac{-\left[(x_1-R_1\cos (\theta -\frac{i·\beta }{n})]·(y_2-y_1)+(x_2-x_1)[y_1-R_1\sin (\theta -\frac{i·\beta }{n})\right]}{\sqrt{{(y_2-y_1)}^2+{(x_2-x_1)}^2}}$ 3)再根据下列4个公式计算出滚刀2设计时所需几何参数大头直径φ2max、锥角γ、大头偏心距emax，刀片的安装倾角α，$R_{2\max }=\sqrt{{(a-R_1\cos \theta )}^2+{\left(R_1\sin \theta \right)}^2}$ $\gamma =\mathrm{arctg}\frac{R_{2\max }-R_{2\min }}{L}$ $e_{\max }=\cos \theta ·x_0^{\prime \prime }+\sin \theta ·y_0^{\prime \prime }$ $\alpha =\mathrm{arctg}[\left(\frac{1}{L}\right)·(e_{\max }-\cos \theta ·x_n^{\prime \prime }-\sin \theta ·y_n^{\prime \prime })].$