[發(fā)明專利]一種快速刀具伺服裝置的應(yīng)用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010778729.7
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN111889699B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴一帆;彭小強
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號: B23B3/06
• 分類號: B23B3/06;B23Q5/28;B23Q1/01
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

1.一種快速刀具伺服裝置的應(yīng)用方法，其特征在于，所述快速刀具伺服裝置包括基座(1)、刀具(2)、刀具運動組件(3)以及設(shè)置于基座(1)上的直線電機(4)，所述刀具(2)通過刀具運動組件(3)和直線電機(4)連接，其特征在于，所述刀具運動組件(3)包括線性導(dǎo)軌(32)和滑塊(33)，所述線性導(dǎo)軌(32)設(shè)置于基座(1)上，所述滑塊(33)滑動布置于線性導(dǎo)軌(32)上且分別和刀具(2)、直線電機(4)連接，所述快速刀具伺服裝置用于復(fù)雜曲面快軸伺服加工的步驟包括：

1)確定切削參數(shù)和刀具幾何參數(shù)；

2)針對目標復(fù)雜曲面的面型函數(shù)表達式生成刀具軌跡驅(qū)動點，從而獲得由所有刀具軌跡驅(qū)動點構(gòu)成的刀具加工軌跡；

3)針對所有刀具軌跡驅(qū)動點構(gòu)成的刀具加工軌跡進行刀具半徑補償；且進行刀具半徑補償時刀具半徑補償后目標復(fù)雜曲面的面型函數(shù)表達式為：

上式中，Z為Z軸進給位移，f為目標復(fù)雜曲面的面型函數(shù)表達式，r為點E₁(r,z)的X軸進給位移，r₀為點E(r₀,z₀)的X軸進給位移，R₀為刀具圓弧半徑，θ為主軸的轉(zhuǎn)角，E(r₀,z₀)為目標復(fù)雜曲面的輪廓曲線上任意一點，E₁(r,z)為點E(r_0,z₀)的刀具半徑補償后目標復(fù)雜曲面的輪廓曲線上的對應(yīng)點；

4)根據(jù)切削參數(shù)和刀具幾何參數(shù)、進行刀具半徑補償后的刀具加工軌跡生成車床數(shù)控程序和快軸伺服切削程序；

5)運行車床數(shù)控程序和快軸伺服切削程序?qū)ぜM行復(fù)雜曲面的快軸伺服加工。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速刀具伺服裝置的應(yīng)用方法，其特征在于，所述切削參數(shù)包括主軸轉(zhuǎn)速、X軸的進給速度，所述刀具幾何參數(shù)包括刀具前角、刀具后角、刀具圓弧半徑。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速刀具伺服裝置的應(yīng)用方法，其特征在于，步驟2)中針對目標復(fù)雜曲面的面型函數(shù)表達式生成刀具軌跡驅(qū)動點的步驟包括：采用等角度、以指定的采樣周期對X軸的X軸進給位移r_i和主軸的轉(zhuǎn)角θ_j進行采樣，根據(jù)所加工的目標復(fù)雜曲面的面型函數(shù)表達式來計算一系列的刀具軌跡驅(qū)動點z_i,j＝f(r_i,θ_j)，這些刀具軌跡驅(qū)動點構(gòu)成刀具加工軌跡。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速刀具伺服裝置的應(yīng)用方法，其特征在于，步驟1)中目標復(fù)雜曲面為正弦放射線曲面，生成目標復(fù)雜曲面的面型函數(shù)表達式為：

z＝Asin(mθ)

上式中，z為Z軸進給位移，A為正弦放射線曲面的幅值，m為周期數(shù)，θ為主軸的轉(zhuǎn)角；

正弦放射線曲面進行刀具半徑補償后目標復(fù)雜曲面的面型函數(shù)表達式為：

z(r,θ)＝Asin(mθ)+R₀

上式中，z(r,θ)為進行刀具半徑補償后的Z軸進給位移，A為正弦放射線曲面的幅值，m為周期數(shù)，θ為主軸的轉(zhuǎn)角，R₀為刀具圓弧半徑。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速刀具伺服裝置的應(yīng)用方法，其特征在于，步驟1)中目標復(fù)雜曲面為凹球面陣列，生成目標復(fù)雜曲面的面型函數(shù)表達式為：

上式中，z為Z軸進給位移，R是球面透鏡的曲率半徑，r為X軸進給位移，H為透鏡的最大深度，θ為主軸的轉(zhuǎn)角，(r_c,θ_c)為透鏡中心極坐標；

凹球面陣列進行刀具半徑補償后目標復(fù)雜曲面的面型函數(shù)表達式為：

上式中，z(r,θ)為進行刀具半徑補償后的Z軸進給位移，R是球面透鏡的曲率半徑，r為X軸進給位移，H為透鏡的最大深度，θ為主軸的轉(zhuǎn)角，(r_c,θ_c)為透鏡中心極坐標，R₀為刀具圓弧半徑。