[發(fā)明專利]一種基于NPSO算法的容屑槽加工砂輪位姿求解方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710276576.4
• 申請(qǐng)日: 2017-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN107045578B
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李國(guó)超;景旭文;周宏根;李純金;李磊;田桂中;袁春元;劉金峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 孟紅梅

本發(fā)明提出了一種基于NPSO算法的容屑槽加工砂輪位姿求解方法，屬于數(shù)控刀具制造領(lǐng)域，用于整體式刀具容屑槽刃磨工藝的制定。首先，基于容屑槽不同刃磨精度需求，建立了描述砂輪位姿是否合適的目標(biāo)函數(shù)；其次，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)設(shè)置了砂輪初始位姿參數(shù)；然后，根據(jù)砂輪位姿對(duì)容屑槽結(jié)構(gòu)的影響程度，設(shè)置了砂輪位姿更新速度；最后通過NPSO算法求解獲得砂輪位姿參數(shù)。本發(fā)明方法在已知砂輪形狀和容屑槽形狀的條件下，實(shí)現(xiàn)砂輪位姿參數(shù)的快速、精確求解，為整體刀具容屑槽刃磨工藝的制定提供技術(shù)和方法支撐，經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證，該方法具有較高的魯棒性和可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及整體刀具制造領(lǐng)域，具體為一種基于NPSO算法的容屑槽加工砂輪位姿求解方法。

背景技術(shù)

容屑槽是整體立銑刀、鉆頭等刀具關(guān)鍵結(jié)構(gòu)之一，不同的被加工材料及結(jié)構(gòu)特征需設(shè)計(jì)與之相匹配的刀具容屑槽形狀，形狀尺寸各異的容屑槽不斷涌現(xiàn)，高效高精度的容屑槽制造工藝成為整體數(shù)控刀具制造的核心技術(shù)之一。容屑槽通過砂輪刃磨成形，主要刃磨策略可分為兩類：其一，設(shè)計(jì)與容屑槽相匹配的成形砂輪，采用成形砂輪生產(chǎn)制造所需容屑槽，其二，采用標(biāo)準(zhǔn)砂輪，通過五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控工件磨床調(diào)整成形砂輪位姿，制造所需容屑槽。成形砂輪制造精度高，但同時(shí)具有高成本、高周期的特點(diǎn)。根據(jù)砂輪形狀合理設(shè)置砂輪位姿，進(jìn)而獲得容屑槽設(shè)計(jì)形狀是降低整體刀具生產(chǎn)成本和周期的重要方法。現(xiàn)有砂輪位姿求解方法通常采用循環(huán)迭代思想，較難保證求解精度，且對(duì)復(fù)雜形狀容屑槽適應(yīng)性較差。為此，本發(fā)明提出了一種基于NPSO的砂輪位姿求解智能算法。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為解決基于標(biāo)準(zhǔn)砂輪的容屑槽刃磨砂輪位姿求解難題，本發(fā)明提出了一種基于NPSO算法的容屑槽加工砂輪位姿求解方法。

技術(shù)方案：一種基于NPSO算法的容屑槽加工砂輪位姿求解方法，包括以下步驟：

(1)建立描述砂輪位姿參數(shù)是否合適的目標(biāo)函數(shù)；

(2)設(shè)置砂輪初始位姿參數(shù)及位姿更新速度；

(3)通過NPSO算法對(duì)砂輪位姿參數(shù)進(jìn)行求解。

步驟(1)中的目標(biāo)函數(shù)為：

其中，γ₀、φ、r_c分別為目標(biāo)容屑槽的前角、槽寬、芯徑，x_i為砂輪位姿參數(shù)矩陣，f_γ0(x_i)、f_φ(x_i)、分別為砂輪在位姿x_i時(shí)加工獲得容屑槽的前角、槽寬、芯徑，f_dist(j)為描述容屑槽的第j個(gè)計(jì)算點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)之間的距離，n_core為芯徑點(diǎn)序號(hào)，n為容屑槽端截面線點(diǎn)的個(gè)數(shù)，u()為罰函數(shù)，α₁,α₂,α₃,α₄,α₅為協(xié)調(diào)系數(shù)。

進(jìn)一步地，砂輪位姿參數(shù)矩陣x_i＝[Δαx,Δx,Δy,Δz]，其中，Δαx、Δx、Δy、Δz分別為砂輪從刀具坐標(biāo)系原點(diǎn)處繞刀具坐標(biāo)系X_T軸旋轉(zhuǎn)角度以及沿刀具坐標(biāo)軸X_T、Y_T、Z_T移動(dòng)距離。

進(jìn)一步地，步驟(2)中砂輪初始位姿參數(shù)設(shè)置為：

其中，Δαx取值為容屑槽螺旋角減5°，Δx取值為砂輪半徑加r_c/2，Δy取值為-r_c/2，Δz取值為容屑槽導(dǎo)程值的一半，rand()為[0,1]范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)，k為迭代次數(shù)，n_p為種群中粒子個(gè)數(shù)。

步驟(2)中砂輪初始位姿更新速度為：