本申请涉及一种工件微结构加工方法、装置、设备及介质，方法包括：根据最优椭圆参数构建椭圆参数方程，对椭圆参数方程关于方程中的角度进行求导，确定主轴回转角与求导后的椭圆参数方程的对应关系，根据椭圆参数方程中的角度确定椭圆上各点的角度；根据待加工微结构形状建立工件坐标系以及刀具坐标系，计算确定四个象限中刀具坐标系原点到工件坐标系原点的平移量，根据平移量基于坐标系转换的矩阵运算公式确定在工件坐标系下的主轴回转中心的坐标；确定微结构补偿区域对应的坐标，根据微结构补偿区域对应的坐标，确定在微结构补偿区域中补偿的距离，根据补偿的距离完成对工件微结构的加工。本申请能够快速地加工出高质量的六面体类的微结构表面。
【技术实现步骤摘要】
本申请涉及工件加工领域，尤其涉及一种工件微结构加工方法、相应的装置、电子设备及计算机可读存储介质。
技术介绍
1、目前，普遍采用金刚石飞切加工方法加工微结构表面，超精密飞切机床的切削过程是断续的，每一个旋转周期内，只有小部分时间内刀具与工件表面接触形成切削加工，另外的大部分时间主轴是空转的。它能加工出比较复杂的表面结构，尤其对于线性槽微结构和由多条相交线组成的微槽结构阵列，不同的运动轨迹形成了工件表面不同的沟槽形状，其特点是可以加工出尺寸和形状不断变化的沟槽，目前，通常采用磨削加工,特种加工电火花成形等工艺来加工该结构，不仅效率低，而且无法进行加工出高质量微结构表面。
2、传统加工方法都是将切削路径分解为各直线运动轴的伺服运动，从而使刀具沿着特定微结构进行运动，从而生成微结构表面。在加工过程中，刀具相对于工件的姿态固定，在加工大深宽比微结构时易受到刀具干涉，并且当微结构表面有陡峭的方位变化时，受到机械结构的带宽限制，各直线运动轴均会产生大的加速度，导致振动，难加工出高质量的六面体类的微结构表面。
3、适应现有技术中在加工大深宽比微结构时易受到刀具干涉，并且当微结构表面有陡峭的方位变化时，受到机械结构的带宽限制，各直线运动轴均会产生大的加速度，导致振动，难加工出高质量的六面体类的微结构表面等问题，本申请人出于解决该问题的考虑作出相应的探索。
技术实现思路
1、本申请的目的在于解决上述问题而提供一种工件微结构加工方法、相应的装置、电子设备及计算机可读存储介质。</p>2、为满足本申请的各个目的，本申请采用如下技术方案：
3、适应本申请的目的之一而提出的一种工件微结构加工方法，包括：
4、响应工件微结构加工指令，确定金刚石刀具的各个特性参数以及待加工微结构形状，将所述各个特性参数输入至最优椭圆计算公式中，确定最优椭圆参数；
5、根据所述最优椭圆参数构建椭圆参数方程，对所述椭圆参数方程关于方程中的角度进行求导，确定主轴回转角与求导后的椭圆参数方程的对应关系，根据所述椭圆参数方程中的角度确定椭圆上各点的角度；
6、根据所述待加工微结构形状建立工件坐标系以及刀具坐标系，计算确定四个象限中所述刀具坐标系原点到工件坐标系原点在x轴、y轴以及z轴方向上的平移量，根据所述平移量基于坐标系转换的矩阵运算公式确定在所述工件坐标系下的主轴回转中心的坐标；
7、确定微结构补偿区域对应的坐标，根据所述微结构补偿区域对应的坐标、所述椭圆参数方程、所述在工件坐标系下的主轴回转中心的坐标以及待加工微结构形状，确定在微结构补偿区域中x轴、y轴方向上补偿的距离，根据所述补偿的距离以完成对工件微结构的加工。
8、可选的，将所述各个特性参数输入至最优椭圆计算公式中，确定最优椭圆参数的步骤,包括：
9、所述最优椭圆参数通过最优椭圆计算公式中的式(1)、式(2)、式(3)以及式(4)所确定，所述式(1)表示为：
10、
11、所述式(2)表示为：
12、
13、所述式(3)表示为：
14、
15、所述式(4)表示为：
16、
17、其中，αs_1、αs_2分别为加工到(x1,y1)、(x1,y2)时的主轴回转角，(xi,yi)为在工件坐标系下的凹槽坐标，l为凹槽宽度，h为凹槽深度，a为最优椭圆的参数长半轴，b为最优椭圆的参数短半轴、b为最优椭圆的y轴截距，
18、可选的，根据所述最优椭圆参数构建椭圆参数方程，对所述椭圆参数方程关于方程中的角度进行求导，确定主轴回转角与求导后的椭圆参数方程的对应关系的步骤，包括：
19、主轴回转角与求导后的椭圆参数方程的对应关系为式(8)，所述式(8)表示为：
20、
21、其中，αs表示主轴回转角，θt表示椭圆参数方程中的角度。
22、可选的，根据所述最优椭圆参数构建椭圆参数方程，对所述椭圆参数方程关于方程中的角度进行求导，确定主轴回转角与求导后的椭圆参数方程的对应关系的步骤，包括：
23、所述式(8)由式(5)、式(6)、式(7)所确定，所述式(5)为椭圆参数方程，表示为：
24、
25、
26、所述式(6)为所述椭圆参数方程关于方程中的角度θt求导公式，表示为：
27、
28、所述式(7)为椭圆参数方程中的角度θt与主轴回转角αs的关系式，表示为：
29、
30、可选的，根据所述椭圆参数方程中的角度确定椭圆上各点的角度的步骤之前，包括：
31、确定椭圆参数方程中的角度θt与椭圆上各点角度θe的关系式(9)，所述式(9)表示为：
32、
33、可选的，根据所述平移量基于坐标系转换的矩阵运算公式确定在所述工件坐标系下的主轴回转中心的坐标的步骤，包括：
34、在所述工件坐标系下的主轴回转中心的坐标通过式(13)所确定，所述式(13)为：
35、
36、其中，c、s分别表示余弦函数和正弦函数，dx、dy、dz分别表示所述刀具坐标系原点到工件坐标系原点在x轴、y轴以及z轴方向上的平移量。
37、可选的，根据所述微结构补偿区域对应的坐标、所述椭圆参数方程、所述在工件坐标系下的主轴回转中心的坐标以及待加工微结构形状，确定在微结构补偿区域中x轴、y轴方向上补偿的距离的步骤，包括：
38、在微结构补偿区域中x轴、y轴方向上补偿的距离由式(16)所确定，所述式(16)表示为：
39、
40、其中，θe为椭圆中各点角度，o1、o2、o3、o4为椭圆中心点(0,b)与方形凹槽左上方点坐标(x1,y1)、左下方点坐标(x1,y2)、右下方点坐标(x2,y2)以及右上方点坐标(x2,y1)相对应的斜率与工件坐标系x轴正半轴的夹角，o5、o6分别为交点1、交点2对应的θe角。
41、适应本申请的另一目的而提供的一种工件微结构加工装置，包括：
42、椭圆参数确定模块，设置为响应工件微结构加工指令，确定金刚石刀具的各个特性参数以及待加工微结构形状，将所述各个特性参数输入至最优椭圆计算公式中，确定最优椭圆参数；
43、椭圆方程构建模块，设置为根据所述最优椭圆参数构建椭圆参数方程，对所述椭圆参数方程关于方程中的角度进行求导，确定主轴回转角与求导后的椭圆参数方程的对应关系，根据所述椭圆参数方程中的角度确定椭圆上各点的角度；
44、中心坐标确定模块，设置为根据所述待加工微结构形状建立工件坐标系以及刀具坐标系，计算确定四个象限中所述刀具坐标系原点到工件坐标系原点在x轴、y轴以及z轴方向上的平移量，根据所述平移量基于坐标系转换的矩阵运算公式确定在所述工件坐标系下的主轴回转中心的坐标；
45、微结构加工模块，设置为确定微结构补偿区本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种工件微结构加工方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的工件微结构加工方法，其特征在于，将所述各个特性参数输入至最优椭圆计算公式中，确定最优椭圆参数的步骤,包括：
3.根据权利要求2所述的工件微结构加工方法，其特征在于，根据所述最优椭圆参数构建椭圆参数方程，对所述椭圆参数方程关于方程中的角度进行求导，确定主轴回转角与求导后的椭圆参数方程的对应关系的步骤，包括：
4.根据权利要求3所述的工件微结构加工方法，其特征在于，根据所述最优椭圆参数构建椭圆参数方程，对所述椭圆参数方程关于方程中的角度进行求导，确定主轴回转角与求导后的椭圆参数方程的对应关系的步骤，包括：
5.根据权利要求4所述的工件微结构加工方法，其特征在于，根据所述椭圆参数方程中的角度确定椭圆上各点的角度的步骤之前，包括：
6.根据权利要求1所述的工件微结构加工方法，其特征在于，根据所述平移量基于坐标系转换的矩阵运算公式确定在所述工件坐标系下的主轴回转中心的坐标的步骤，包括：
7.根据权利要求2至6任意一项所述的工件微结构加工方法，其特征在于，根据所述微结构补偿区域对应的坐标、所述椭圆参数方程、所述在工件坐标系下的主轴回转中心的坐标以及待加工微结构形状，确定在微结构补偿区域中X轴、Y轴方向上补偿的距离的步骤，包括：
8.一种工件微结构加工装置，其特征在于，包括:
9.一种电子设备，包括中央处理器和存储器，其特征在于，所述中央处理器用于调用运行存储于所述存储器中的计算机程序以执行如权利要求1至7中任意一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其以计算机可读指令的形式存储有依据权利要求1至7中任意一项所述的方法所实现的计算机程序，该计算机程序被计算机调用运行时，执行相应的方法所包括的步骤。
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【技术特征摘要】
1.一种工件微结构加工方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的工件微结构加工方法，其特征在于，将所述各个特性参数输入至最优椭圆计算公式中，确定最优椭圆参数的步骤,包括：
3.根据权利要求2所述的工件微结构加工方法，其特征在于，根据所述最优椭圆参数构建椭圆参数方程，对所述椭圆参数方程关于方程中的角度进行求导，确定主轴回转角与求导后的椭圆参数方程的对应关系的步骤，包括：
4.根据权利要求3所述的工件微结构加工方法，其特征在于，根据所述最优椭圆参数构建椭圆参数方程，对所述椭圆参数方程关于方程中的角度进行求导，确定主轴回转角与求导后的椭圆参数方程的对应关系的步骤，包括：
5.根据权利要求4所述的工件微结构加工方法，其特征在于，根据所述椭圆参数方程中的角度确定椭圆上各点的角度的步骤之前，包括：
6.根据权利要求1所述的工件微结构加工方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙占文，陈冠龙，杜新宇，王素娟，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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