基于机床的B轴单点车削自由曲面的加工方法技术

本发明专利技术提供一种基于机床的B轴单点车削自由曲面的加工方法，使用具有角度编码器的四轴超精密机床，可对B轴、C轴的旋转角度进行控制和反馈，实现复杂零件切削加工。将工件装夹在超精密机床主轴上，预先在工件表面进行合理离散化处理，得到一组离散点，在加工过程中刀具依次通过这些离散点，根据曲面在离散点的法向量方向旋转B轴一定角度，C轴以恒定速度转动，金刚石车刀配合B轴、C轴旋转的角度在X和Z轴方向以一定规律移动，可实现自由曲面的单点切削。其中在刀具测斜切削路径规划上，需根据B轴转动角度进行X、Z向的补偿，实现单点切削加工刀具圆弧中心位置的定位。本发明专利技术的加工方法可免微调对刀，优化工序，实现高效、高质量加工。

Machining method of b-axis single point turning freeform surface based on machine tool

【技术实现步骤摘要】
基于机床的B轴单点车削自由曲面的加工方法
本专利技术涉及复杂零件精密加工
，具体而言涉及一种免微调对刀装置的B轴单点加工方法。
技术介绍
具有复杂型面的各类元器件的制造精度越来越高。常用的精密数控车床通常包括主轴和2个水平直线轴X和Z，随着工件的复杂曲面及其形貌精度要求的提高，或者被加工零件的表面斜率加大时，两轴或三轴机床已无法通过传统切削方式达到加工要求，此时通常需要引入B轴以应对诸如此类的复杂面形。通过旋转B轴使得刀具切削刃角度增大，保证切削点一直位于切削刃口上；通过旋转B轴，可以实现刀具的单点切削加工，避免了刀具刃口波纹度引入的误差影响，表面成形质量及面形精度均得到了大幅度的提升；并且在实际加工生产中，单点切削对刀具的利用率普遍较高，可通过选定刀具不同位置进行单点切削以实现刀具的高效利用，无需因刀具刃口局部区域磨损而修磨整个切削刃。在超精密加工中，为了实现复杂零件的金刚石单点切削加工，通常利用B轴带动刀具旋转，以保证加工过程中刀具刃口上的切削点恒定不变，此时如果刀鼻圆弧中心未和B轴旋转轴心重合，在旋转一定角度后，必然引入机床本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机床的B轴单点车削自由曲面的加工方法，其特征在于，所述机床提供X轴和Z轴平移运动，C轴和B轴的旋转运动，其中C轴和B轴上安装有对转动角度进行控制使其绕该轴转动的编码器，所述加工方法包括：/n步骤1、将刀具固定到机床B轴台面的任意位置，利用光学对刀仪得到此时刀具的刀鼻圆弧中心坐标位置；绕B轴对应逆时针和顺时针分别旋转两个不同角度

【技术特征摘要】
1.一种基于机床的B轴单点车削自由曲面的加工方法，其特征在于，所述机床提供X轴和Z轴平移运动，C轴和B轴的旋转运动，其中C轴和B轴上安装有对转动角度进行控制使其绕该轴转动的编码器，所述加工方法包括：
步骤1、将刀具固定到机床B轴台面的任意位置，利用光学对刀仪得到此时刀具的刀鼻圆弧中心坐标位置；绕B轴对应逆时针和顺时针分别旋转两个不同角度得到旋转后两个位置的刀鼻圆弧中心坐标；然后利用三个圆心坐标得出刀具的刀鼻圆弧中心距机床B轴的距离R'，并选定第一个位置为参考位置，利用该点的圆弧中心坐标得到刀具的圆弧中心与B轴台面中心的连线与机床X轴正向的夹角θ'；
步骤2、利用光学对刀仪测得三个位置处的刀具圆弧中心坐标值，分别得到旋转两个不同角度前后刀具圆弧中心的相对矢量关系，并沿机床X轴、Z轴方向分解，得到对应补偿量；
步骤3、旋转工件，刀具固定不动，在初始位置处以一定进给深度加工一个沟槽，测得该沟槽的深度；
步骤4、逆时针旋转B轴，使刀具转过角度，利用步骤2中得到的补偿量，驱动机床，进行X、Z轴方向的补偿，旋转工件，以相同进给深度加工第二个沟槽，测得此沟槽深度；
步骤5、参照步骤4，顺时针旋转角，驱动机床进行补偿，以相同进给深度加工第三个沟槽，测得此沟槽深度；
步骤6、利用第二沟槽深度和第三个沟槽深度分别与第一个沟槽深度的差值Δh1、Δh2以及相应旋转角度计算得到R'、θ'的误差值，进而得到准确值R、θ；
步骤7、利用相对位置关系得到沿X、Z轴的准确补偿量与B轴旋转角度之间的关系；
步骤8、进行自由曲面进行离散，得到一组离散点，以各离散点作为加工点处，利用曲面法向量得到加工自由曲面的未补偿刀具路径及B轴旋转角度，利用步骤7得到的关系式计算得出补偿量，得到补偿后的刀具路径，即单点切削加工刀具圆弧中心位置。


2.根据权利要求1所述的基于机床的B轴单点车削自由曲面的加工方法，其特征在于，在前述步骤1中，所述刀具圆弧中心与B轴台面中心的连线与机床X...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜绪木，闫广鹏，游开元，李振，王贺，谢飞，
申请(专利权)人：南京迈得特光学有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32