[發明專利]一種自由曲面超精密車削后表面形貌預測方法

有效

• 申請號: 202011190895.1
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112387995B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 寧培惺;冀世軍;趙繼;李京瑾;代漢達;賀秋偉
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B23B25/06
• 分類號: B23B25/06;B23Q17/22
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 杜森垚

1.一種自由曲面超精密車削后表面形貌預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：根據已完成刀具軌跡規劃的自由曲面確定表面形貌仿真區域L_x×L_y，設定X和Y方向的分辨率d_x和d_y，將表面形貌仿真區域劃分成m×n的網格；將仿真區域的中心設置成自由曲面加工的圓心，則可以得到仿真區域內第(i,j)網格點P_k的XY坐標，并將網格點P_k的XY坐標轉換為柱坐標系下的(ρ,θ)坐標；

步驟2：計算網格點P_k之前刀具軌跡經歷的整周期數N_t，得到網格點P_k在整個刀具軌跡上的當量角度則網格點P_k的坐標表示為

步驟3：根據網格點和已規劃的刀具軌跡，確定得到離網格點P_k最近的刀具軌跡上相鄰兩個周期的刀觸點P_l1(ρ_l1,θ_l1,z_l1)和P_l2(ρ_l2,θ_l2,z_l2)；

步驟4：進一步確定對網格點P_k產生切削影響的刀具軌跡上的切削位置點：判斷θ_l1與的大小，用以確定已規劃的刀具軌跡在該周期上的另一個刀觸點P_l1+1或P_l1-1，確定該周期上加工到P_k的切削區域[P_l1,P_l1+1]或[P_l1,P_l1-1]；應用插值法計算出切削區域[P_l1,P_l1+1]或[P_l1,P_l1-1]上直接影響網格點P_k的實際切削位置點坐標P_kl1(ρ_kl1,θ_kl1,z_kl1)和此位置處刀具中心點坐標P_kl1′(ρ_kl1′,θ_kl1′,z_kl1′)；同樣方法計算得到另一個周期上直接影響網格點P_k的實際切削位置點P_kl2和刀具中心坐標P_kl2′；

步驟5：根據殘留高度的計算方法，分別計算出在切削過程中刀具在P_kl1和P_kl2位置處在P_k點產生的殘留高度z_l1和z_l2，得到的最小值即為網格點P_k的Z坐標；推導計算出整個仿真區域內各網格點的坐標數據即可實現整個仿真區域內加工曲面的表面形貌預測仿真；

步驟6：將仿真得到的加工曲面的表面形貌去除曲面的形狀成分，即可對整個仿真區域內的加工誤差分布情況進行預測。

2.根據權利要求1所述的一種自由曲面超精密車削后表面形貌預測方法，其特征在于，所述步驟1中設定X和Y方向的分辨率d_x和d_y，將表面形貌仿真區域L_x×L_y劃分成m×n的網格；仿真區域內第(i,j)網格點P_k的XY坐標為：

式中，i＝1,2,3……n，j＝1,2,3……m；和分別為網格點P_k的XY坐標；

將網格點的XY坐標轉換為柱坐標系下的(ρ,θ)坐標：

式中，和分別是網格點P_k的ρ,θ坐標。