[發明專利]變角度相貫坡口的機械加工軌跡優化方法

在審

• 申請號: 202010869522.0
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112025133A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 孫興偉;楊赫然;董祉序;劉寅;韓坤
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: B23K33/00
• 分類號: B23K33/00;B23C3/12;B23Q15/14
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍

1.變角度相貫坡口的刀具加工軌跡優化方法，其特征在于：

包括以下步驟：

(1)基于非均勻有理B樣條構建變角度坡口曲面，并根據構建的變角度坡口曲面對工件進行加工，得到變角度坡口曲面的加工樣件；

(2)對步驟(1)中加工樣件的加工精度進行評價；

(3)在步驟(2)中評價合格后的加工樣件的變角度坡口曲面上，通過對母線的過切量L的判斷確定側銑加工時刀軸位置；

(4)根據刀軸位置建立單刀位優化目標函數，模擬退火算法優化刀具加工軌跡，對坡口曲面加工樣件進行銑削。

2.根據權利要求1所述的變角度相貫坡口的刀具加工軌跡優化方法，其特征在于：步驟(1)中：

構建變角度坡口曲面的表達式如下：

S(u,v)＝(1-v)C₃(u)+vC₄(u)

式中，u,v為直紋母線的參數，C₃(u)、C₄(u)為兩條非均勻有理B樣條曲線，S(u,v)表示直紋面；

式中：j為序號；

是曲線控制頂點，形成控制多邊形；

f_j,3(u)：是B樣條基函數。

3.根據權利要求1所述的變角度相貫坡口的刀具加工軌跡優化方法，其特征在于：步驟(2)中使用面形精度對變角度坡口曲面工件的加工精度進行評價，同時采用面形精度的峰谷值PV和均方根值RMS進行評價。

4.根據權利要求3所述的變角度相貫坡口的刀具加工軌跡優化方法，其特征在于：峰谷值PV的計算公式如下：

PV＝max(ΔDif)-min(ΔDif)

式中，ΔDif為測量點與參考表面的差值；

均方根值RMS的計算公式如下：

式中，為測量點與參考表面差值的算術平方值；為測量點與參考表面差值的平方平均值。

5.根據權利要求1所述的變角度相貫坡口的刀具加工軌跡優化方法，其特征在于：步驟(3)中：母線的過切量L計算公式如下：

式中，i為序號，P點是坡口曲面上點，Q點為P點在刀具面上的垂足點。

6.根據權利要求5所述的變角度相貫坡口的刀具加工軌跡優化方法，其特征在于：母線的過切量L計算公式中的計算公式為：

式中，表示P點、Q點的有向距離，表示曲面上點P向量值，β表示刀具錐面與坡口曲面的夾角。

7.根據權利要求1所述的變角度相貫坡口的刀具加工軌跡優化方法，其特征在于：步驟(4)單刀位優化目標函數為：

式中：P_max點表示最大母線過切量L所在母線上過切量最大點，

W_max點表示最大母線過切量L所在母線上欠切量最大點。

8.根據權利要求1所述的變角度相貫坡口的刀具加工軌跡優化方法，其特征在于：步驟(4)中變角度坡口曲面加工，進行刀具加工軌跡優化的具體過程如下：

(1)設置刀位數T；

(2)設初始刀位數為1，生成初始刀位軌跡；

(3)設刀位為i，計算第i刀位母線上最大過切值P_max；

(4)如果最大過切值P_max滿足條件，即母線過切量L∈(-0.5,0.5)，則記錄其優化值，z、b為零；否則使用模擬退火算法進行優化，得到優化值，記錄優化后z、b的值，得到優化值ΔZ、Δb，達到優化刀具加工軌跡的目的；

(5)如果刀位i沒有達到最大刀位數T，則返回步驟(3)，進行下一刀位軌跡的過切量計算、優化；直至刀位i達到最大刀位數T，結束優化過程。