[發明專利]一種基于側銑加工的工件表面形貌的預測方法

有效

• 申請號: 201711353978.6
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108127481B
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 劉志兵;趙軻;趙文祥;王西彬;籍永建;黃濤;張路;陳掣;陳暉;王康佳
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B23Q17/20
• 分類號: B23Q17/20;B23C3/00
• 代理公司: 11120 北京理工大學專利中心
• 代理人: 郭德忠;仇蕾安<國際申請>=<國際公布>

本發明公開了一種基于側銑加工的工件表面形貌的預測方法，屬于機械制造仿真技術領域；將測得的實時加工過程中工件的表面形貌數據與工件模型的表面形貌數據進行比對，并獲取兩者差值數據作為實驗隨機表面形貌數據；根據概率統計方法、皮爾遜分布簇及隨機數對實驗隨機表面形貌數據進行處理，得到表面形貌預測隨機模型；據工件模型的表面形貌預測隨機模型，通過改變仿真模型中的加工參數，能夠獲得該加工參數對應的實際側銑加工中工件的表面形貌數據，即對工件表面形貌進行預測；該方法結合了實驗和統計學方法的優點，擺脫了實驗的限制的同時簡化了運算，相較于已有預測方法，提高了效率并提升了預測精度。

技術領域

本發明屬于機械制造仿真技術領域，具體涉及一種基于側銑加工的工件表面形貌的預測方法。

背景技術

工件表面形貌是衡量加工后工件表面質量的一項重要指標，同時也對工件機械性能有著重要影響。加工工件表面形貌是指工件在加工過程中殘留在工件表面的各種形狀和尺寸不同的微觀幾何形態，加工過程中的刀具磨損、偏心、各種變形誤差以及材料的性能等均會影響零件的表面形貌。因此，分析加工所得工件的表面形貌，深入剖析銑削加工過程中表面形貌產生的機理問題，建立表面形貌預測模型，有著重要的意義。

目前表面形貌的預測模型主要分為兩種，經驗模型和分析模型。經驗模型借助實驗的方法獲取數據，這種方法非常的準確和方便，但缺點也非常的明顯，即其使用范圍非常受限于實驗，不便于用于各類加工條件。分析模型是依據加工原理，利用數學方法分析加工過程中的運動學特性。該方法應用范圍十分廣泛，但計算起來十分復雜，效率十分低下。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種基于側銑加工的工件表面形貌的預測方法，該方法結合了實驗和統計學方法的優點，擺脫了實驗的限制的同時簡化了運算，相較于已有預測方法，提高了效率并提升了預測精度。

本發明是通過下述技術方案實現的：

一種基于側銑加工的工件表面形貌的預測方法，具體步驟如下：

第一步，通過刀具對工件進行側銑加工，并測得實時加工過程中工件的表面形貌數據；

第二步，建立工件的側銑加工的仿真模型，包括：工件模型、刀具模型、控制模塊、運動模塊及輸入輸出模塊；

第三步，通過輸入輸出模塊輸入第一步中的刀具的模型數據和第一步中的刀具的加工參數后，通過運動模塊和控制模塊控制刀具模型對工件模型進行側銑加工，該側銑加工與第一步中刀具對工件的側銑加工相同，側銑加工完畢后，得到工件模型的表面形貌數據；

第四步，將第一步中測得的實時加工過程中工件的表面形貌數據與第三步中的工件模型的表面形貌數據進行比對，并獲取兩者差值數據作為實驗隨機表面形貌數據；

第五步，根據概率統計方法、皮爾遜分布簇及隨機數對第四步的實驗隨機表面形貌數據進行處理，得到表面形貌預測隨機模型；

第六步，根據工件模型的表面形貌預測隨機模型，通過改變仿真模型中的加工參數，能夠獲得該加工參數對應的實際側銑加工中工件的表面形貌數據，即對工件表面形貌進行預測。

進一步的，在第一步中，通過接觸式輪廓儀測得實時加工過程中工件的表面形貌數據。

進一步的，在第二步中，

所述工件模型通過模擬第一步中的工件得到；所述工件模型位于工件坐標系中，工件坐標系用于定位工件模型的位置，通過dexel線條將工件模型進行劃分，每一條dexel線條有起始點和終止點；

所述刀具模型通過模擬第一步中的刀具得到；所述刀具模型位于刀具坐標系中，刀具坐標系用于定位刀具模型的位置，且刀具模型和工件模型的位置關系與第一步中的刀具和工件的位置關系相同；