[發(fā)明專利]變角度相貫坡口的機(jī)械加工軌跡優(yōu)化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010869522.0
• 申請(qǐng)日: 2020-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN112025133A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫興偉;楊赫然;董祉序;劉寅;韓坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K33/00
• 分類號(hào): B23K33/00;B23C3/12;B23Q15/14
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務(wù)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(yōu)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(gòu)建變角度坡口曲面，并根據(jù)構(gòu)建的變角度坡口曲面對(duì)工件進(jìn)行加工，得到變角度坡口曲面的加工樣件；

(2)對(duì)步驟(1)中加工樣件的加工精度進(jìn)行評(píng)價(jià)；

(3)在步驟(2)中評(píng)價(jià)合格后的加工樣件的變角度坡口曲面上，通過對(duì)母線的過切量L的判斷確定側(cè)銑加工時(shí)刀軸位置；

(4)根據(jù)刀軸位置建立單刀位優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，模擬退火算法優(yōu)化刀具加工軌跡，對(duì)坡口曲面加工樣件進(jìn)行銑削。

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

構(gòu)建變角度坡口曲面的表達(dá)式如下：

S(u,v)＝(1-v)C₃(u)+vC₄(u)

式中，u,v為直紋母線的參數(shù)，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(hào)；

是曲線控制頂點(diǎn)，形成控制多邊形；

f_j,3(u)：是B樣條基函數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變角度相貫坡口的刀具加工軌跡優(yōu)化方法，其特征在于：步驟(2)中使用面形精度對(duì)變角度坡口曲面工件的加工精度進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)采用面形精度的峰谷值PV和均方根值RMS進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變角度相貫坡口的刀具加工軌跡優(yōu)化方法，其特征在于：峰谷值PV的計(jì)算公式如下：

PV＝max(ΔDif)-min(ΔDif)

式中，ΔDif為測(cè)量點(diǎn)與參考表面的差值；

均方根值RMS的計(jì)算公式如下：

式中，為測(cè)量點(diǎn)與參考表面差值的算術(shù)平方值；為測(cè)量點(diǎn)與參考表面差值的平方平均值。

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

式中，i為序號(hào)，P點(diǎn)是坡口曲面上點(diǎn)，Q點(diǎn)為P點(diǎn)在刀具面上的垂足點(diǎn)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的變角度相貫坡口的刀具加工軌跡優(yōu)化方法，其特征在于：母線的過切量L計(jì)算公式中的計(jì)算公式為：

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

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變角度相貫坡口的刀具加工軌跡優(yōu)化方法，其特征在于：步驟(4)單刀位優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為：

式中：P_max點(diǎn)表示最大母線過切量L所在母線上過切量最大點(diǎn)，

W_max點(diǎn)表示最大母線過切量L所在母線上欠切量最大點(diǎn)。

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

(1)設(shè)置刀位數(shù)T；

(2)設(shè)初始刀位數(shù)為1，生成初始刀位軌跡；

(3)設(shè)刀位為i，計(jì)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(yōu)化值，z、b為零；否則使用模擬退火算法進(jìn)行優(yōu)化，得到優(yōu)化值，記錄優(yōu)化后z、b的值，得到優(yōu)化值ΔZ、Δb，達(dá)到優(yōu)化刀具加工軌跡的目的；

(5)如果刀位i沒有達(dá)到最大刀位數(shù)T，則返回步驟(3)，進(jìn)行下一刀位軌跡的過切量計(jì)算、優(yōu)化；直至刀位i達(dá)到最大刀位數(shù)T，結(jié)束優(yōu)化過程。