[發明專利]超聲磨削工件表面三維形貌仿真方法及其系統

有效

• 申請號: 201710597671.4
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107480339B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 唐進元;陳昌順;周偉華;陳海鋒
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 何湘玲

1.一種超聲磨削工件表面三維形貌仿真方法，其特征在于，包括以下步驟：

根據砂輪制備參數構建砂輪模型；

利用金剛石筆修整模型對砂輪模型進行修整得到砂輪修整模型；

選擇加工參數利用砂輪修整模型對工件模型進行加工得到砂輪修整模型加工時的包絡軌跡，所述包絡軌跡的計算公式為：

其中，i為數據點的軸向指數，j為數據點的徑向指數，θ_0j為砂輪表面高度在轉動之前的初始角，y₀為兩個坐標系之間的距離，兩個坐標系分別為固連在砂輪側面圓心的局部坐標系和固定為工件表面上的坐標系，R為砂輪的名義半徑，h_ij為拓撲矩陣在軸向指數為i、徑向指數為j時的突出高度，w為砂輪轉速，f為工件進給速度，d為進給深度，順磨時式中“±”為負號，逆磨時式中“±”為正號；

根據包絡軌跡得到工件模型表面形貌并根據工件模型表面形貌計算工件模型表面特征參數；

分析加工參數與特征參數之間的關系以得到最優加工參數。

2.根據權利要求1所述的超聲磨削工件表面三維形貌仿真方法，其特征在于，所述根據包絡軌跡得到工件表面形貌包括以下步驟：

將工件表面劃分成一定分辨率的網格，用矩陣g_ij表示橫縱網格序號分別為i,j時的網格高度；

求取不同網格內包絡軌跡點的最小值，若最小軌跡高度大于網格點初始高度，保留網格點的高度作為工件模型高度，反之當最小軌跡高度小于網格點初始高度，用最小軌跡高度代替網格點的高度作為工件模型高度；

集合所有網格的高度得到工件表面形貌。

3.根據權利要求1所述的超聲磨削工件表面三維形貌仿真方法，其特征在于，所述加工參數包括超聲振幅、進給深度和修整導程，所述工件表面形貌包括表面粗糙度、微凸體參數和abbott曲線參數。

4.一種超聲磨削工件表面三維形貌仿真系統，包括：

第一模塊：用于根據砂輪制備參數構建砂輪模型；

第二模塊：用于利用金剛石筆修整模型對砂輪模擬進行修整得到砂輪修整模型；

第三模塊：用于選擇加工參數利用砂輪修整模型對工件模型進行加工得到砂輪修整模型加工時的包絡軌跡，所述包絡軌跡的計算公式為：

其中，i為數據點的軸向指數，j為數據點的徑向指數，θ_0j為砂輪表面高度在轉動之前的初始角，y₀為兩個坐標系之間的距離，兩個坐標系分別為固連在砂輪側面圓心的局部坐標系和固定為工件表面上的坐標系，R為砂輪的名義半徑，h_ij為拓撲矩陣在軸向指數為i、徑向指數為j時的突出高度，w為砂輪轉速，f為工件進給速度，d為進給深度，順磨時式中“±”為負號，逆磨時式中“±”為正號；

第四模塊：用于根據包絡軌跡得到工件模型表面形貌并根據工件模型表面形貌計算工件模型表面特征參數；

第五模塊：用于分析加工參數與特征參數之間的關系以得到最優加工參數。

5.根據權利要求4所述的超聲磨削工件表面三維形貌仿真系統，其特征在于，第四模塊中根據包絡軌跡得到工件表面形貌包括：

第一單元：用于將工件表面劃分成一定分辨率的網格，用矩陣g_ij表示橫縱網格序號分別為i,j時的網格高度；

第二單元：用于求取不同網格內包絡軌跡點的最小值，若最小軌跡高度大于網格點初始高度，保留網格點的高度作為工件模型高度，反之當最小軌跡高度小于網格點初始高度，用最小軌跡高度代替網格點的高度作為工件模型高度；

第三單元：用于集合所有網格的高度得到工件表面形貌。

6.根據權利要求4所述的超聲磨削工件表面三維形貌仿真系統，其特征在于，所述第三模塊中的加工參數包括超聲振幅、進給深度和修整導程，所述第四模塊中的工件表面形貌包括表面粗糙度、微凸體參數和abbott曲線參數。