[發明專利]一種等切屑載荷車削復雜光學曲面的方法

有效

• 申請號: 201110239691.7
• 申請日: 2011-08-20
• 公開（公告）號: CN102350509A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 周曉勤;羅丹;林潔瓊
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B23B1/00
• 分類號: B23B1/00
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

1.一種等切屑載荷車削復雜光學曲面的方法，其特征在于：

（1）根據目標光學曲面，分別創建第一次走刀的待加工表面和期望創成的光學曲面，以“等切屑載荷”為目標生成第一次走刀的刀位路徑；

（2）對第一次走刀創成的已加工表面進行在機或機下實測，分別創建第二次走刀的待加工表面和期望創成的光學曲面，以“等切屑載荷”為目標生成第二次走刀的刀位路徑；

（3）為兩次走刀生成的“等切屑載荷”刀位路徑皆利用兩自由度快速刀具伺服的兩個往復運動以及高精密數控車床的主軸、x軸和z軸的非往復運動實現。

2.一種等切屑載荷車削復雜光學曲面的方法，其特征在于包括如下步驟：

（1）創建第一次走刀的初始待加工表面和期望創成的表面：

根據預先設計的目標光學曲面，通過分配加工余量分別創建第一次走刀的期望創成曲面????????????????????????????????????????????????和第二次走刀的期望創成表面初值，在工件的柱坐標系中將分別沿徑向和周向作等步距離散化，通過擬合生成回轉對稱的最適非球面，作為第一次走刀的初始待加工表面；

（2）生成工件第1轉的刀位路徑：

令是平均切屑載荷，是切屑載荷的擾動幅值，根據預先設定的切屑載荷擾動范圍，確定第1轉的最大徑向進給量，根據確定刀位點的徑向步距，是每一轉的等角步距數，則第1轉第j個刀位點的轉角坐標和徑向坐標分別為：，，，順次遍歷，即可生成第1轉的刀位路徑，是第1轉第j個刀位點的z坐標；

（3）生成工件第k轉的刀位路徑：

根據預先設定的切屑載荷擾動范圍，由第k轉第j-1個刀位點的坐標，以“等切屑載荷”為控制目標獲得第k轉第j個刀位點的坐標，遍歷，以生成第k轉的刀位路徑，逐轉求解即可生成工件各轉的刀位路徑；

（4）分別生成車床和快速刀具伺服第一次走刀的期望運動：

將工件各轉的刀位路徑分解為單調的趨勢成分和擾動成分，在車床的CNC指令驅動下沿x軸和z軸作非往復的直線運動，在兩自由度快速刀具伺服的驅動下沿x軸和z軸作往復直線運動；

（5）創建第二次走刀的待加工表面和期望創成曲面：

在第一次走刀之后，對所獲得的已加工表面進行在機或機下實測，通過二維小波分解及重構，或者其它多分辨率分解及重構方法，以剔除中不重復的隨機誤差，分別得到一個包含確定性誤差的曲面和一個單純的確定性誤差曲面，將作為第二次走刀的初始待加工表面，則第二次走刀的期望創成曲面為：；

（6）分別生成車床和快速刀具伺服各運動軸第二次走刀的期望運動：

在步驟(5)的基礎上，重復步驟(2)～(4)，得到第二次走刀的“等切屑載荷”刀位路徑，，通過分解以獲得單調的趨勢成分和擾動成分，利用所獲得的各運動軸之期望運動進行第二次走刀。

3.根據權利要求1或2所述的一種等切屑載荷車削復雜光學曲面的方法，其特征在于：生成以“等切屑載荷”為目標的刀位路徑，涉及的同步操作如下：

（1）動態修改待加工表面：

將初始待加工表面在工件的笛卡爾坐標系中分別沿x軸和y軸進行等距細分，令第k轉第j個刀位點是當前的刀位點，獲得在上由第j-1個刀位點到第j個刀位點之間刀尖輪廓所掃掠到的網格點，根據上的這些網格點和關聯的刀尖輪廓點即可動態修改；

（2）求解瞬態切屑載荷：

將初始待加工表面在工件的笛卡爾坐標系中分別沿x軸和y軸進行等距細分，令第k轉第j個刀位點是當前的刀位點，在工件的坐標平面上搜索以當前刀位點為中心的鄰域，獲得上與當前刀位點相鄰的若干個網格點，根據這些網格點求解與前刀面實際接觸區域的邊界點，根據這些接觸區域的邊界點求解材料去除量在刀具基面上的投影即為瞬態切屑載荷；

（3）生成等切屑載荷的刀位點：

令是等角步距，是徑向試算步距，則第k轉第j個刀位點的轉角坐標為：，第j個刀位點的徑向坐標初值為：，根據刀觸點與刀位點之間的映射，獲得第j個刀位點的z坐標；

根據當前刀位點的坐標初值，求解瞬態切屑載荷，若不超出，則當前的刀位點坐標即為第k轉第j個刀位點的坐標，否則需在當前的徑向坐標的鄰域內修改，重新求解和，直到不超出為止；

遍歷，以獲得第k轉的刀位路徑。