【技术实现步骤摘要】
一种通过离散工件曲面求解非回转工具有效特征线的方法
本专利技术涉及一种多轴数控加工编程方法，尤其涉及一种通过离散工件曲面求解非回转工具有效特征线的方法，属于数控加工领域。
技术介绍
半封闭曲面的加工问题成为目前机械加工领域一个十分重要的瓶颈问题。闭式叶轮、叶环和涡轮导向器叶片都处于半封闭和弯曲的空间之中，采用直柄回转形工具加工时非常容易发生干涉。即使能够采用回转工具分别从流道的两侧对其进行铣削、打磨和抛光加工，也需要为了避免碰撞而选择直径很小的工具加工，从而带来工具刚性不足、加工效率低、加工精度差等问题。而采用非回转工具(如振动抛光工具)则可以充分利用流道空间、增加工具的刚度与涂覆磨具的工作表面积，可以显著延长工具的使用寿命。但是由于缺乏非回转工具刀位计算方法，因此，到目前为止，非回转工具在数控加工中的应用非常有限，还只是应用于人工雕刻和打磨过程。非回转工具的工具设计方法和轨迹规划方法从原理上看包含回转着回转工具的设计方法和轨迹规划方法，因此研究和获得非回转工具的设计和编程技术具有重大的理论意义和应用价值。复杂曲面之间的相对运动问题是共轭理论研究的重要范畴，但是目...
【技术保护点】
1.一种通过离散工件曲面求解非回转工具有效特征线的方法，其特征在于，包括步骤：A、根据非回转工具几何形状和工具相对运动关系，利用经/纬线法和传统包络理论求解非回转工具的实际工作包络面；B、根据非回转工具进给方向，将非回转工具底部的工件设计曲面离散成一系列截型线；C、利用最短距离线对原理和数值迭代算法，分别计算出步骤B中每条截型线到非回转工具实际工作包络面的最短距离及其垂足点，所有在给定公差范围内的垂足点的连线构成非回转工具实际工作包络面与工件已加工表面之间的有效特征线；D、将步骤C中的有效特征线上的垂足点分别向工件设计曲面求最短距离，在工件设计曲面上得到一系列垂足点和最短距...
【技术特征摘要】
1.一种通过离散工件曲面求解非回转工具有效特征线的方法，其特征在于，包括步骤：A、根据非回转工具几何形状和工具相对运动关系，利用经/纬线法和传统包络理论求解非回转工具的实际工作包络面；B、根据非回转工具进给方向，将非回转工具底部的工件设计曲面离散成一系列截型线；C、利用最短距离线对原理和数值迭代算法，分别计算出步骤B中每条截型线到非回转工具实际工作包络面的最短距离及其垂足点，所有在给定公差范围内的垂足点的连线构成非回转工具实际工作包络面与工件已加工表面之间的有效特征线；D、将步骤C中的有效特征线上的垂足点分别向工件设计曲面求最短距离，在工件设计曲面上得到一系列垂足点和最短距离线段，所有最短距离线段的集合构成非回转工具与工件设计曲面的误差分布函数。2.根据权利要求1所述的一种通过离散工件曲面求解非回转工具有效特征线的方法，其特征在于，所述步骤A具体为：(1)非回转工具设计根据工件设计曲面的几何形状(如直纹面、自由曲面等)进行分析，如果工件设计曲面为直纹面，则可以选择圆柱面的非回转工具；如果工件设计曲面为自由曲面，则可以选择鼓型面的非回转刀具；为使非回转工具与工件设计曲面能够在较大的区域内接触，增大实际接触面积，通常尽可能使非回转工具的主曲率半径不大于设计曲面的主曲率半径，即：式中，代表非回转工具最小主曲率半径，代表非回转工具最大主曲率半径，代表工件设计曲面最小主曲率半径，代表非回转工具最大主曲率半径；因此，如果工件设计曲面为圆柱面，那么圆柱面的非回转工具的曲率半径应不大于工件曲面的曲率半径；如果工件设计曲面为自由曲面，那么鼓型面的非回转工具的最小和最大主曲率半径应分别小于工件设计曲面的最小和最大主曲率半径；非回转工具最大厚度取决于相邻工件设计曲面之间的空间和工具的刚度，通常工具最大厚度不超过两相邻工件设计曲面之间最小距离的一半，即式中，d(SWi,SWi+1)表示相邻两工件曲面之SWi和SWi+1间的最小距离；(2)非回转工具的划分非回转工具抛光加工的基本原理是非回转工具与工件设计曲面在两者切触点处作相对高频超声运动，利用工具工作表面的磨料来去除工件材料；通过非回转工具要可作往复超声直线运动、超声椭圆运动等；如果非回转工具要作往复超声直线运动，则沿非回转工具往复运动的方向即经线方向对工具工作表面进行离散划分；如果非回转工具作超声椭圆运动，则沿近似与工具运动平行的方向即纬线/经线方向进行离散划分；(3)非回转工具的实际工作包络面求解由于非回转工具要作超声直线运动或超声椭圆运动，且工具的直线运动或椭圆运动都在工具与工件设计曲面切触点处的切平面上，所以在切触点处的实际非回转工具工作面并不是非回转工具设计加工表面，而是非回转工具工作面沿直线或椭圆曲线运动的包络面；由于非回转工具作平面运动，因此实际非回转工具工作面可以由传统包络条件求解出来；传统的单参数曲面族{Sa}的包络条件为Φ(u,v,a)＝(ru,rv,ra)＝0(2)式中，r(u,v,a)为曲面族{Sa}的矢量方程，ru为Sa的u向切矢，rv为Sa的v向切矢，ra为Sa对参数a导矢；也就是说，要求解非回转工具的实际工作包络面必须先计算出工具运动的任意时刻a工具上的特征线La，当a变化时所确定的曲线族{La}叫特征线族，即非回转工具包络面；而在给定公差范围内包络面则是非回转工具的实际工作包络面；对于任意时刻a，根据实际工具运动方向对非回转工具进行离散划分得到一系列截型线Ci，i＝1,2,3,…,N，曲线数目N取决于离散精度ε；然后分别计算每条截型线Ci上满足上述包络条件的特征点Pi；所有上述特征点的集合{Pi}构成任意时刻a工具上的特征线La，其中在给定公差范围内的特征线称之为有效特征线段L′a；所有上述特征线La的集合{La}构成了非回转工具包络面Σ，其中在给定公差范围内的包络面即为非回转工具的实际工作包络面Σ′；如果圆柱面的非回转工具沿圆柱面轴线方向作往复直线运动，则得到非回转工具的实际工作包络面为扩展的工具圆柱面；如果圆柱面的非回转工具沿与圆柱面轴线平行的平面作椭圆运动，...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐汝锋，李勋，陈志同，程祥，郑光明，
申请(专利权)人：山东理工大学，北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：山东,37
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。