一种通过精铣轨迹反求粗铣轨迹的方法技术

本发明专利技术为一种通过精铣轨迹反求粗铣轨迹的方法，该方法采用截面法将钟形壳毛坯件剖成n等份，在每个截面上控制精铣刀半径和位置、粗铣刀半径和倒角在这个截面上的大小，得出每个截面上粗铣刀的位置，将粗铣刀在每个截面上的位置进行曲线拟合，找出粗铣轨迹。这种方法省去了技术人员通过自己的经验对粗铣加工进行插补过程的调试，而通过本发明专利技术可以通过计算找出最佳粗铣轨迹，减少对精铣沟道的调整，保证万向节的最佳传动效果，解决了原始方法具有不确定性的问题，避免了大批生产零件时效率低及误差过大的零件很多而导致成本较高的缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种通过精铣轨迹反求粗铣轨迹的方法
本专利技术涉及数控铣削加工领域，具体为一种通过精铣轨迹反求粗铣轨迹的方法。
技术介绍
球笼式万向节由钟形壳、钢球、球笼(保持架)以及星形套组成。在工作状态时，钢球在星形套和钟形壳上的轨道间运动，为了实现等速传动，轨道、钢球、星形套以及钟形壳的几何参数之间必须严格满足协调关系。故对钟形壳轨道的要求很高。现有钟形壳沟道加工是采用三轴卧式数控铣床，对沟道分别进行粗铣加工和精铣加工，粗铣加工和精铣加工后之间会产生一个倒角，倒角的宽度会影响万向节的寿命、传动效率和安全系数。由于球笼式万向节是由钟形壳、钢球、星形套和保持架相互配合而成，钟形壳的质量达不到，那么会影响整个球笼式万向节的寿命和传动效率。故对钟形壳沟道倒角的要求就相对较高。现有技术为达到倒角宽度采用插补法，大致给出粗铣刀的轨迹，然后采用顺插或者逆差去补偿刀具轨迹，达到倒角要求的宽度，加工中需要实时调整。但此方法需要很丰富的加工经验，并且会产生的倒角宽度会受到刀具插补的很大影响，也相对较难达到理想的倒角宽度。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种通过精铣轨迹反求粗铣轨迹的方法，该方法能解决现有采用经验逐渐调整轨迹不准确，倒角尺寸误差大、效率低、成本高的问题。本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案是：一种通过精铣轨迹反求粗铣轨迹的方法，该方法包括以下步骤：步骤1，在MATLAB软件中使用截面法将待加工的钟形壳需铣削出沟道的一段按照每1～1.5mm依次截出多份圆形截面；步骤2，根据待加工的钟形壳尺寸确定每个圆形截面上精铣刀的圆心位置和半径，同时确定每个圆形截面上粗铣刀的半径及倒角的宽度，然后取出步骤1中每一份的截面图，通过MATLAB软件找出钟形壳每一份截面图的尺寸，即确定相应截面图的圆心位置；步骤3，以步骤2的截面图的圆心为原点建立直角坐标系，并在x轴正方向的位置按照该截面上精铣刀的圆心位置和半径、粗铣刀的半径安放精铣刀及粗铣刀，建立数学模型；步骤4，按步骤3中的数学模型，得出粗铣刀位置坐标与钟形壳内表面截面的尺寸、精铣刀位置和半径、粗铣刀半径和倒角在这个截面上的尺寸之间的关系式，使用最小二乘法通过MATLAB编程，得出相应截面上粗铣刀的位置坐标；步骤5，按步骤4中得出结果，将每个截面的粗铣刀的位置坐标采用最小二乘法进行拟合，得到一段圆弧即为粗铣刀轨迹，得出粗铣轨迹方程。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术方法采用截面法将钟形壳毛坯件剖成n等份(根据钟形壳沟道长短划分)，在每个截面上控制精铣刀半径和位置、粗铣刀半径和倒角在这个截面上的大小，得出每个截面上粗铣刀的位置，将粗铣刀在每个截面上的位置进行曲线拟合，找出粗铣轨迹。这种方法省去了技术人员通过自己的经验对粗铣加工进行插补过程的调试，因为在加工过程中先进行粗铣加工留出精铣余量，再进行精铣加工，由于在加工沟道时，精铣加工是已知量，为保证倒角，需要在适当范围内调整精铣轨迹，这样就使得钟形壳精铣沟道发生变化，会影响万向节的整体传动效率。而通过本专利技术可以通过计算找出最佳粗铣轨迹，减少对精铣沟道的调整，保证万向节的最佳传动效果，解决了原始方法具有不确定性的问题，避免了大批生产零件时效率低及误差过大的零件很多而导致成本较高的缺点。附图说明图1是为钟形壳毛坯立体结构示意图；图2是加工沟槽后的钟形壳立体结构示意图；图3是钟形壳粗精铣后倒角局部放大图；图4为钟形壳粗精铣后沟道形状的示意图；图5为钟形壳精粗铣加工后横截面示意图；图6钟形壳粗精铣加工后横截面局部放大图；图7为钟形壳内表面、粗精铣刀具横截面相对位置关系示意图；图中，1—粗铣轨迹边界，2—倒角，3—精铣轨迹边界，4—沟槽。具体实施方式下面结合实施例及附图进一步解释本专利技术，但并不以此作为对本申请保护范围的限定。本专利技术通过精铣轨迹反求粗铣轨迹的方法，包括以下步骤：步骤1，在MATLAB软件中使用截面法将待加工的钟形壳(钟形壳毛坯件(参见图1))需铣削出沟道的一段(参见图2)按照每1～1.5mm依次截出多份圆形截面，具体截面的份数可根据所需沟道长度的尺寸进行调整；步骤2，根据待加工的钟形壳尺寸确定每个圆形截面上精铣刀的圆心位置和半径，同时确定每个圆形截面上粗铣刀的半径及倒角的宽度，然后取出步骤1中每一份的截面图，通过MATLAB软件找出钟形壳每一份截面图的尺寸，即确定相应截面图的圆心位置；步骤3，以步骤2的截面图的圆心为原点建立直角坐标系，并在x轴正方向的位置按照该截面上精铣刀的圆心位置和半径、粗铣刀的半径安放精铣刀及粗铣刀，建立数学模型；步骤4，按步骤3中的数学模型，得出粗铣刀位置坐标与钟形壳内表面截面的尺寸、精铣刀位置和半径、粗铣刀半径和倒角在这个截面上的尺寸之间的关系式，使用最小二乘法通过MATLAB编程，得出相应截面上粗铣刀的位置坐标；步骤5，按步骤4中得出结果，将每个截面的粗铣刀的位置坐标采用最小二乘法进行拟合，得到一段圆弧即为粗铣刀轨迹，得出粗铣轨迹方程，可直接用于加工过程中，在开始加工时，按照此轨迹进行加工，后期不需要再调整轨迹。本专利技术中所述粗铣刀、精铣刀均为球刀。图3中钟形壳铣削沟槽4后与钟形壳内表面存在倒角2。图6中倒角2靠近沟槽的边界为精铣轨迹边界3，远离沟槽的边界为粗铣轨迹边界1，在精粗铣轨迹之间的为倒角2。实施例1本实施例的一种通过精铣轨迹反求粗铣轨迹的方法，待加工的钟形壳毛坯的外径为84.500mm，可根据该钟形壳毛坯外径计算得出精铣刀直径为17.660mm、粗铣刀直径为21.500mm和精铣刀触点轨迹半径为38.255mm，根据钟形壳与万向节的配合灵活程度设置确定任意截面上倒角的宽度，具体方法包括以下步骤：步骤1，在MATLAB软件中使用截面法将钟形壳毛坯需铣削出沟道的一段按照每1mm依次截出30份圆形截面；步骤2，根据待加工的钟形壳尺寸确定每个圆形截面上精铣刀的圆心位置和半径，同时确定每个圆形截面上粗铣刀的半径及倒角的宽度，然后取出步骤1中每一份的截面图，通过MATLAB软件找出钟形壳每一份截面图的尺寸，即确定相应截面图的圆心位置；步骤3，以步骤2的截面图的圆心为原点建立直角坐标系，并在x轴正方向的位置按照该截面上精铣刀的圆心位置和半径、粗铣刀的半径安放精铣刀及粗铣刀，(精铣刀位置和半径为定值，粗铣刀半径一定而位置不定)建立数学模型；步骤4，按步骤3中的数学模型，得出粗铣刀位置坐标与钟形壳内表面截面的尺寸、精铣刀位置和半径、粗铣刀半径和倒角在这个截面上的尺寸之间的关系式，使用最小二乘法进行MATLAB编程，输入钟形壳内表面截面的尺寸、精铣刀位置和半径、粗铣刀半径和倒角在这个截面上的尺寸，得出粗铣刀的位置坐标。步骤5，按步骤4中得出结果，将每个截面的粗铣刀的位置坐标采用最小二乘法进行拟合，得到一段圆弧即为粗铣刀轨迹，得出粗铣轨迹方程。图7中的大圆(圆O)为钟形壳横截面的内表面的圆，给定钟形壳毛坯件，每个横截面上此圆的半径可以求得。小圆(圆O”)为精铣刀(球刀)的截面，因为是精铣轨迹反求粗铣轨迹，此精铣轨迹可根据文献(李勇.球笼式等速万向节参数化设计与结构分析[D].湖南大学,2014.)中给定的参数计算得出，即可得小圆的圆心位置和半径大小。中圆(圆O’)为粗铣刀(球本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过精铣轨迹反求粗铣轨迹的方法，该方法包括以下步骤：步骤1，在MATLAB软件中使用截面法将待加工的钟形壳需铣削出沟道的一段按照每1~1.5mm依次截出多份圆形截面；步骤2，根据待加工的钟形壳尺寸确定每个圆形截面上精铣刀的圆心位置和半径，同时确定每个圆形截面上粗铣刀的半径及倒角的宽度，然后取出步骤1中每一份的截面图，通过MATLAB软件找出钟形壳每一份截面图的尺寸，即确定相应截面图的圆心位置；步骤3，以步骤2的截面图的圆心为原点建立直角坐标系，并在x轴正方向的位置按照该截面上精铣刀的圆心位置和半径、粗铣刀的半径安放精铣刀及粗铣刀，建立数学模型；步骤4，按步骤3中的数学模型，得出粗铣刀位置坐标与钟形壳内表面截面的尺寸、精铣刀位置和半径、粗铣刀半径和倒角在这个截面上的尺寸之间的关系式，使用最小二乘法通过MATLAB编程，得出相应截面上粗铣刀的位置坐标；步骤5，按步骤4中得出结果，将每个截面的粗铣刀的位置坐标采用最小二乘法进行拟合，得到一段圆弧即为粗铣刀轨迹，得出粗铣轨迹方程。

【技术特征摘要】
1.一种通过精铣轨迹反求粗铣轨迹的方法，该方法包括以下步骤：步骤1，在MATLAB软件中使用截面法将待加工的钟形壳需铣削出沟道的一段按照每1~1.5mm依次截出多份圆形截面；步骤2，根据待加工的钟形壳尺寸确定每个圆形截面上精铣刀的圆心位置和半径，同时确定每个圆形截面上粗铣刀的半径及倒角的宽度，然后取出步骤1中每一份的截面图，通过MATLAB软件找出钟形壳每一份截面图的尺寸，即确定相应截面图的圆心位置；步骤3，以步骤2的截面图的圆心为原点建立直角坐标系，并在x轴正方向的位置按照该截面上精铣...

【专利技术属性】
技术研发人员：岑姝颖，李春书，高卓黎，武晨光，李广磊，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12