[發明專利]一種介觀尺度銑削刀具偏心參數識別方法

有效

• 申請號: 201710672080.9
• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN107443169B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 張翔;潘旭東;李躍峰;王廣林;周棟
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23Q17/09
• 分類號: B23Q17/09;B23Q17/24
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳昕

一種介觀尺度銑削刀具偏心參數識別方法，涉及精密/超精密加工領域。本發明是為了解決現有的刀具偏心參數測量方法算法復雜，效率及精度難以兼顧，且不適用于介觀尺度銑削刀具的偏心參數識別的問題。本發明所述的一種介觀尺度銑削刀具偏心參數識別方法，首先對激光位移傳感器的光束進行校準，然后測量偏心量，獲取相鄰兩個切削刃的實際切削半徑之差，最后獲取刀具偏心角。本發明基于求解非線性方程，測量效率和精度均大大提高。本發明適用于機械加工領域中介觀尺度銑削刀具偏心參數的識別。

技術領域

本發明屬于精密/超精密加工領域，尤其涉及刀具偏心參數識別技術。

背景技術

對于介觀尺度(或稱為中間尺度)的定義，在機械加工領域一般指介乎于宏觀尺度和微觀尺度之間，幾何特征尺寸為0.01mm～1mm的尺度范圍。介觀尺度銑削中，由于每齒進給量很小(0.1μm～5μm)，即使刀具的偏心量(0μm～10μm)不及常規尺度銑削，仍足以對切削刃軌跡產生重大影響，進而影響到瞬時切削厚度、切削力、刀具壽命和機床的動態特性等。甚至可能出現只有一個切削刃實際參與切削，另一切削刃軌跡始終落后，沒有實際參與切削的單齒切削現象。因此，為改善介觀尺度銑削加工工藝，提高介觀尺度銑削刀具壽命，對于刀具偏心參數的準確識別至關重要。

現有的刀具偏心參數測量方法基本全部基于銑削力預測模型。通過建立銑削力預測模型，將刀具偏心參數體現到銑削力模型中的瞬時切削厚度中。再測量實際銑削力情況，通過迭代算法求解刀具偏心參數。但是，銑削力預測模型算法復雜，刀具偏心參數效率及精度難以兼顧，并且不適用于介觀尺度銑削刀具的偏心參數識別。

發明內容

本發明是為了解決現有的刀具偏心參數測量方法算法復雜，效率及精度難以兼顧，且不適用于介觀尺度銑削刀具的偏心參數識別的問題，現提供一種介觀尺度銑削刀具偏心參數識別方法。

一種介觀尺度銑削刀具偏心參數識別方法，首先，以主軸回轉中心O_s為原點，主軸1為z軸，建立空間直角坐標系，所述方法包括以下步驟：

激光位移傳感器光束校準步驟：

一、將激光位移傳感器設置在y軸上，使得激光位移傳感器射出的激光與主軸相交并垂直，且激光光束中心能夠射到刀柄3表面，

二、將刀柄3沿x軸方向移動，當激光位移傳感器讀數最小時，將此時激光光束中心與刀柄3表面交點作為參考點，并記錄該參考點在x軸上所對應的坐標值X1，

三、將刀柄3以主軸為轉軸旋轉180°，將激光位移傳感器沿x軸方向移動，當激光位移傳感器讀數最小時，記錄參考點在x軸上所對應的坐標值X2，

四、將刀柄3沿x軸移動，使得參考點與x軸上坐標值為(X1+X2)/2的坐標點重合；

偏心量r測量步驟：

五、保持激光位移傳感器的位置不變，將主軸1沿z軸方向移動n次，每移動一次，則將刀柄3以主軸為轉軸旋轉360°，利用激光位移傳感器檢測刀柄3的位移并記錄被檢測點與刀尖之間的距離z_i，共獲得n組傳感器讀數，每組傳感器讀數包括最大讀數值r(z_i)_max和最小讀數值r(z_i)_min，n為大于4的正整數，i＝1,2,...,n，

六、利用n組傳感器讀數獲得n個刀具偏心分量△r(z_i)，

七、根據下式獲得刀具偏心量r：

其中，

相鄰兩個切削刃的實際切削半徑之差的獲取步驟：