[發明專利]一種基于車削加工將幾何誤差可視化的表面形貌仿真方法

在審

• 申請號: 202011484847.3
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112417537A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 史鐵林;軒建平;夏奇;陶紅飛;黃子純;段暕;王銀峰
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F30/10
• 分類號: G06F30/10;G06F30/17;G06F30/20;G06T17/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

1.一種考慮刀具工件相對振動的超精密端面車削表面形貌仿真建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

(a)建立加工面的特征曲面的數學模型；

(b)結合加工條件，分析在無幾何誤差下特征曲面經仿真實驗得到的表面形貌，得到理想情況下特征曲面的三維表面形貌模型；

(c)假設單個或多個運動軸存在幾何誤差，分析在預先設定的幾何誤差值下特征曲面經仿真實驗得到的表面形貌，得到可視化結果，并與所述步驟(b)得到的理想情況下特征曲面的三維表面形貌進行比較，從而得到單軸或多軸幾何誤差對于工件形貌的影響結果；其中，存在幾何誤差的運動軸選自車床的平動軸與轉動軸中的一個或多個；其中，

平動軸i軸的幾何誤差選自以下至少一種：沿著i軸運動，在X軸方向上產生的直線度誤差δ_xi；沿著i軸運動，在Y軸方向上產生的直線度誤差δ_yi；沿著i軸運動，在Z軸方向上產生的直線度誤差δ_zi；沿著i軸運動，在X軸方向上產生的滾動誤差θ_xi；沿著i軸運動，在Y軸方向上產生的顛擺誤差θ_yi；沿著i軸運動，在Z軸方向上產生的偏擺誤差θ_zi；

轉動軸j軸幾何誤差選自以下至少一種：隨著j軸轉動，在X軸方向上產生的跳動誤差δ_xj；隨著j軸轉動，在Y軸方向上產生的跳動誤差δ_yj；隨著j軸轉動，在C軸方向上產生的竄動誤差δ_zj；隨著j軸轉動，繞X軸的轉角誤差θ_xj；隨著j軸轉動，繞Y軸的轉角誤差θ_yj；隨著j軸轉動，繞自身的轉角誤差θ_zj。

2.如權利要求1所述方法，其特征在于，當車床為三軸車床時，所述平動軸為車床的X軸、車床的Z軸中的至少一者，所述轉動軸為車床的轉動軸C軸；其中，

車床X軸的幾何誤差選自以下至少一種：沿著X軸運動，在X軸方向上產生的定位誤差δ_xx；沿著X軸運動，在Y軸方向上產生的直線度誤差δ_yx；沿著X軸運動，在Z軸方向上產生的直線度誤差δ_zx；沿著X軸運動，在X軸方向上產生的滾動誤差θ_xx；沿著X軸運動，在Y軸方向上產生的顛擺誤差θ_yx；沿著X軸運動，在Z軸方向上產生的偏擺誤差θ_zx；

車床Z軸的幾何誤差選自以下至少一種：沿著Z軸運動，在X軸方向上產生的直線度誤差δ_xz；沿著Z軸運動，在Y軸方向上產生的直線度誤差δ_yz；沿著Z軸運動，在Z軸方向上產生的定位誤差δ_zz；沿著Z軸運動，在X軸方向上產生的滾動誤差θ_xz；沿著Z軸運動，在Y軸方向上產生的顛擺誤差θ_yz；沿著Z軸運動，在Z軸方向上產生的偏擺誤差θ_zz；

車床轉動軸C軸的幾何誤差選自以下至少一種：隨著C軸轉動，在X軸方向上產生的跳動誤差δ_xc；隨著C軸轉動，在Y軸方向上產生的跳動誤差δ_yc；隨著C軸轉動，在C軸方向上產生的竄動誤差δ_zc；隨著C軸轉動，繞X軸的轉角誤差θ_xc；隨著C軸轉動，繞Y軸的轉角誤差θ_yc；隨著C軸轉動，繞自身的轉角誤差θ_zc。

3.如權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟(a)中，所述特征曲面同時包含環狀陣列和平面結構；優選的，所述特征曲面是在初始圓形區域的平面結構上設置陣列單元沿圓環均勻分布的多個凹凸交錯分布的凹凸陣列。

4.如權利要求3所述方法，其特征在于，記特征曲面的初始圓形區域的半徑為R，則所述凹凸陣列分布在的圓環區域內。