[發(fā)明專利]一種用于超聲橢圓振動(dòng)切削技術(shù)切削軌跡的計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010631176.2
• 申請(qǐng)日: 2020-07-03
• 公開（公告）號(hào): CN111880471B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王愛博;趙清亮;郭兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/19
• 分類號(hào): G05B19/19
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 牟永林

一種用于超聲橢圓振動(dòng)切削技術(shù)切削軌跡的計(jì)算方法，它涉及一種切削軌跡的計(jì)算方法。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有超聲橢圓振動(dòng)切削軌跡若按照傳統(tǒng)超精密加工的待加工曲線運(yùn)動(dòng)，存在過切現(xiàn)象進(jìn)而增大加工表面的面形誤差的問題。本發(fā)明提出了一種用于超聲橢圓振動(dòng)切削技術(shù)切削軌跡的計(jì)算方法，該方法首先計(jì)算出在每一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)超聲橢圓振動(dòng)切削技術(shù)運(yùn)動(dòng)軌跡上與相應(yīng)的待加工微直線段平行的切線所對(duì)應(yīng)的切點(diǎn)，再通過坐標(biāo)平移變換使得運(yùn)動(dòng)軌跡與待加工微直線段相切，再根據(jù)平移后的橢圓中心點(diǎn)序列重新計(jì)算得出新的超聲橢圓振動(dòng)切削技術(shù)運(yùn)動(dòng)軌跡，該運(yùn)動(dòng)軌跡則為超聲橢圓振動(dòng)切削技術(shù)切削軌跡。本發(fā)明用于超聲橢圓振動(dòng)切削技術(shù)切削軌跡的計(jì)算。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種切削軌跡的計(jì)算方法，具體涉及一種用于超聲橢圓振動(dòng)切削技術(shù)切削軌跡的計(jì)算方法，屬于超精密切削加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

超聲橢圓振動(dòng)切削技術(shù)是一種具有優(yōu)異加工性能的切削技術(shù)，該技術(shù)能有效降低車削、刨削等常用的超精密切削工藝的加工作用，例如，顯著降低切削力、減少切削熱，有效延長(zhǎng)刀具使用壽命，提高脆性材料的塑脆轉(zhuǎn)變臨界切深等。超聲橢圓振動(dòng)切削技術(shù)具有上述優(yōu)異加工性能的決定性因素是刀尖在切削平面內(nèi)做橢圓軌跡運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)由切削方向和切深方向的同頻簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)合成。這種特殊的運(yùn)動(dòng)軌跡使得刀具與工件周期性接觸與分離，切屑與刀具前刀面間的摩擦力的大體方向也周期性地出現(xiàn)與切削方向同向或反向，因此橢圓軌跡有效改善了切削作用。

在傳統(tǒng)超精密加工工藝中，刀具與工件時(shí)刻保持接觸，刀具與工件間接觸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，即切削軌跡，與待加工曲線相似或相同。但對(duì)于超聲橢圓振動(dòng)切削技術(shù)而言，該技術(shù)的切削軌跡無法采用上述切削軌跡規(guī)劃方法，因?yàn)槌暀E圓振動(dòng)切削技術(shù)在切削平面內(nèi)具有曲率半徑。若橢圓軌跡中心按照待加工曲線運(yùn)動(dòng)，則必然造成過切現(xiàn)象，增大了加工表面的面形誤差。從本質(zhì)上說，超聲橢圓振動(dòng)切削技術(shù)是通過橢圓軌跡包絡(luò)出待加工曲面，這與傳統(tǒng)超精密加工工藝具有本質(zhì)上的不同。目前還未見到相關(guān)研究，因此有必要研究超聲橢圓振動(dòng)切削技術(shù)切削路徑的計(jì)算方法，以期提高超聲橢圓振動(dòng)切削技術(shù)的加工精度。

綜上所述，現(xiàn)有超聲橢圓振動(dòng)切削軌跡若按照傳統(tǒng)超精密加工的待加工曲線運(yùn)動(dòng)，存在過切現(xiàn)象，增大加工表面的面形誤差的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有超聲橢圓振動(dòng)切削軌跡若按照傳統(tǒng)超精密加工的待加工曲線運(yùn)動(dòng)，存在過切現(xiàn)象，增大加工表面的面形誤差的問題。進(jìn)而提供一種用于超聲橢圓振動(dòng)切削技術(shù)切削軌跡的計(jì)算方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用于超聲橢圓振動(dòng)切削技術(shù)切削軌跡的計(jì)算方法，它包括以下步驟：

步驟一：離散待加工曲線，得到相鄰兩點(diǎn)距離不大于0.5μm的離散點(diǎn)序列Q_i(y_i,z_i)(i＝1,2,…,n)，再從待加工的離散點(diǎn)序列Q_i(y_i,z_i)(i＝1,2,…,n)中依次提取出相鄰兩點(diǎn)并計(jì)算所構(gòu)成的微直線段的斜率k_i，進(jìn)而得出斜率序列k_i(i＝1,2,…,n)，其中，k_n＝k_n-1，斜率的計(jì)算公式為

式中，y_i、y_i+1、z_i和z_i+1分別為Q_i和Q_i+1的y坐標(biāo)和z坐標(biāo)；