【技术实现步骤摘要】
一种正弦柱面超精密车削螺旋刀具轨迹生成方法
本专利技术涉及机械数控加工
,具体涉及一种正弦柱面车削螺旋刀具轨迹生成方法。
技术介绍
根据柱面微结构零件独特的结构特点,其广泛应用于光电子学、通信、医疗、军工等领域,由于其独特的结构可用于实现特定的光学功能,提高系统性能,精简系统结构,主要用于比较精密的装置中,在其中实现传统加工方法无法达到的功能效果。目前国内外已经采用多种方法加工柱面上复杂微结构,如激光加工技术、LIGA技术、微细磨削技术、光刻蚀技术等,但是以上加工方法所加工的特征只是零件的局部柱面,无法对整体柱面进行有效的加工,主要原因是在加工整体柱面特征时无法进行合理的轨迹规划,生成加工轨迹,无法进行下一步加工。文献“Atheoreticalandexperimentalinvestigationoforthogonalslowtoolservomachiningofwavymicrostructuredpatternsonprecisionrollers”(PrecisionEngineering43(2016)315-327)采用将柱面整体所要加工的特征进行平面展开,首先进行平面内轨迹规划设计,然后通过一定的映射方法将平面内设计好的特征轨迹映射到所要加工的柱面上,该方法一是需要对柱面上所要加工的特征进行平面转换,平面内特征轨迹规划,当特征较为复杂时平面转换过程较为复杂;二是该文献所加工的柱面特征径向深度是固定的,只在柱面的轴向进行了简单的幅值波动,无法满足复杂柱面特征的需要。为了满足加工更为复杂柱面特征的需求,使得柱面上的加工特征不再局限于加工 ...
【技术保护点】
一种正弦柱面超精密车削螺旋刀具轨迹生成方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)对Z轴进行刻度划分,推导获取或使用现有正弦柱面母线方程;(2)将正弦柱面进行径向份数划分,参数t表示,根据所推导正弦柱面生成表达式,使正弦柱面母线绕轴线按径向划分份数旋转一周获取正弦柱面;(3)将正弦柱面轴向进行螺距f刻度划分,同时将螺距f进行刀触点轨迹刻度划分,参数d表示,根据所推导刀触点轨迹生成表达式,在正弦柱面上生成螺旋刀触点刀具轨迹;(4)选取刀具半径r,根据一定的几何关系,刀具半径补偿表达式,对螺旋刀触点刀具轨迹进行半径补偿得到刀位点坐标值;(5)将刀位点坐标值转换为实际数控加工NC代码。
【技术特征摘要】
1.一种正弦柱面超精密车削螺旋刀具轨迹生成方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)对Z轴进行刻度划分,推导获取或使用现有正弦柱面母线方程;(2)将正弦柱面进行径向份数划分,参数t表示,根据所推导正弦柱面生成表达式,使正弦柱面母线绕轴线按径向划分份数旋转一周获取正弦柱面;(3)将正弦柱面轴向进行螺距f刻度划分,同时将螺距f进行刀触点轨迹刻度划分,参数d表示,根据所推导刀触点轨迹生成表达式,在正弦柱面上生成螺旋刀触点刀具轨迹;(4)选取刀具半径r,根据一定的几何关系,刀具半径补偿表达式,对螺旋刀触点刀具轨迹进行半径补偿得到刀位点坐标值;(5)将刀位点坐标值转换为实际数控加工NC代码。2.根据权利要求1所述的一种正弦柱面超精密车削螺旋刀具轨迹生成方法,其特征在于,所述的步骤(1)中对Z轴进行刻度划分,推导或使用现有母线方程为:根据所需加工的正弦柱面母线特征,进行必要参数设定:工件半径R,加工正弦柱面特征长度L,采用现有的方程或根据自身需要进行母线方程推导,即:xj=h·sin(ω·zj)+R(xj,zj)为母线上坐标点,其中j为对Z轴长度为L范围内进行刻度l划分的份数,j=1,2,3…N,h为正弦函数幅值,ω用于确定函数周期。3.根据权利要求1所述的一种正弦柱面超精密车削螺旋刀具轨迹生成方法,其特征在于,所述的步骤(2)中对正弦柱面进行径向划分为:将工件在径向2π进行刻度划分,份数为t,主要是用于在生成正弦柱面中,曲面是由多少条母线生成,同时为后面生成刀触点做基础,正弦柱面生成表达式为:(x(i,j),y(i,j),z(i,j))为生成正弦柱面的坐标点,其中i=1,2,3…t+1,i的最终数值为t+1是为了使最终生成的正弦柱面为封闭曲面,此时正弦柱面轴向刻度为l,此处正弦柱面生成表达式x、y、z为双下标,其中i表示生成正弦柱面的母线条数,j表示生成每一条母线上的坐标点数;当i为确定的一个数值时,变化变量j,即可生成组成正弦柱面母线的逐个坐标点(x(i,j),y(i,j),z(i,j)),变化变量i进行生成下一条正弦柱面母线,同时乘以对应角度的正弦、余弦函数值得到正弦柱面上相应位置的坐标点,生成正弦柱面。4.根据权利要求3所述的一种正弦柱面超精密车削螺旋刀具轨迹生成方法,其特征在于,所述的步骤(3)中轴向螺距f刻度划分表示在进行正弦柱面车削加工中,刀具沿工件径向车削一周在工件轴向的进给长度,刀具在工件径向车削一周过程中每两点之间夹角为2π/t,同时在轴向,刀触点刻度表达式为:d=f/t即车削过程中相邻刀触点轴向刻度为d,每车削t个点,车削刀具轨迹下降一个螺距f,同时每相邻两刀触点在X、Y、Z三个方向以一定的关系协同变化,保证刀触点车削轨迹沿整个正弦曲面,整个正弦柱面加工完成,其曲面上刀触点总点数为L/d,刀触点轨迹生成表达式为:
【专利技术属性】
技术研发人员:冀世军,李建锋,赵继,孙昌瑞,任勇聪,袁飞,
申请(专利权)人:吉林大学,
类型:发明
国别省市:吉林,22
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