專利名稱：一種銑削加工工件表面形貌的建模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)控銑削加工領(lǐng)域，特別涉及數(shù)控銑削加工中刀具磨損引起的工件表面形貌建模領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代機械制造業(yè)的發(fā)展，對零件加工精度的要求越來越高。而在實際的銑削加工過程中，由于受各種因素的影響不可避免地會產(chǎn)生加工誤差。加工誤差是影響工件加工質(zhì)量非常重要的因素，會使工件加工精度明顯降低，過大的加工誤差甚至會造成零件報廢，嚴重影響加工效率和效益。工件表面的微觀形貌和工件表面粗糙度有密切的聯(lián)系，對工件的耐磨性與裝配精度有重要影響，同時也是反映工件表面加工質(zhì)量的重要指標，通過預測工件表面的形貌，可以得到工件上任意位置點的坐標值，將其與該點的理論坐標值進行對比，即可得到該點處的加工誤差值。為了提高工件表面的加工質(zhì)量，減小加工誤差，降低粗糙度，國內(nèi)外許多學者從微觀角度對工件表面形貌進行了研究，取得了一些成果。先后提出了一些建立工件表面形貌模型的建模方法?，F(xiàn)有的工件表面形貌的建模方法多是就切削參數(shù)選擇、刀具定位誤差、切削力引起的刀具變形等因素對工件表面形貌的影響進行的研究，目前還很少有針對球頭銑刀銑削過程中的刀具動態(tài)磨損對工件表面形貌的影響進行相關(guān)的研究。為此，本發(fā)明克服了上述工件表面形貌的建模方法存在的不足，根據(jù)球頭銑刀切削刃的特點，建立切削軌跡方程，并進一步將刀具磨損對切削軌跡的影響考慮在內(nèi)，對刀具磨損后的工件表面形貌進行研究。分析了刀具磨損后球頭切削刃外輪廓刃線的形狀變化，據(jù)此可以進一步分析磨損后的切削刃相對工件的切削軌跡，建立考慮磨損的切削軌跡方程，進而得到加工后的工件表面形貌。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于提供一種銑削加工工件表面形貌的建模方法，其可解決銑削加工過程中刀具磨損引起的工件表面形貌的建模和可視化仿真問題。為了達成上述目的，本發(fā)明的解決方案是
一種銑削加工工件表面形貌的建模方法，其特征在于包括如下步驟
(I)根據(jù)銑削加工刀具切削運動軌跡將球頭部分切削刃離散為一系列切削微元，由于不同切削微元在切削時線速度不同，且在加工過程中同時存在直線進給運動與自身繞刀具主軸的旋轉(zhuǎn)運動，因此，除球頭刀尖外球頭切削刃上其它點的運動軌跡將形成一系列的次擺線，為了分析刀具切削軌跡在工件上形成的形貌，以離散后的切削微元P點作為研究對象，通過分析點P在走刀過程中的運動，得到加工結(jié)束后點P在工件上最終留下的切削軌跡，去除在加工中被切除掉的軌跡線即得到最終構(gòu)成工件形貌的軌跡；考慮直線運動軌跡和旋轉(zhuǎn)軌跡，當?shù)毒呶窗l(fā)生磨損時，P點的理論切削軌跡方程如式(I)所示pf.]=[X0 + v[I OirsmeafI
F Y00 -I tos mi
L J—* *——
其中，I'、7_為P點經(jīng)過切削加工時
權(quán)利要求
1.一種銑削加工工件表面形貌的建模方法，其特征在于包括如下步驟 (1)根據(jù)銑削加工刀具切削運動軌跡將球頭部分切削刃離散為一系列切削微元，由于不同切削微元在切削時線速度不同，且在加工過程中同時存在直線進給運動與自身繞刀具主軸的旋轉(zhuǎn)運動，因此，除球頭刀尖外球頭切削刃上其它點的運動軌跡將形成一系列的次擺線，為了分析刀具切削軌跡在工件上形成的形貌，以離散后的切削微元P點作為研究對象，通過分析點P在走刀過程中的運動，得到加工結(jié)束后點P在工件上最終留下的切削軌跡，去除在加工中被切除掉的軌跡線即得到最終構(gòu)成工件形貌的軌跡；考慮直線運動軌跡和旋轉(zhuǎn)軌跡，當?shù)毒呶窗l(fā)生磨損時，P點的理論切削軌跡方程如式(I)所示
全文摘要
本發(fā)明公開了一種銑削加工工件表面形貌的建模方法，數(shù)控銑削加工領(lǐng)域。步驟為根據(jù)銑削加工刀具切削運動軌跡將球頭銑刀切削刃進行離散處理，建立球頭銑削刀具切削刃微元切削軌跡方程，切削軌跡方程表面形貌由上述建立的軌跡方程中最外側(cè)的軌跡形成，通過判斷這些最外側(cè)軌跡對應切削微元的位置角范圍，確定銑削這些最外側(cè)軌跡對應的刀具轉(zhuǎn)角范圍，結(jié)合由刀具主軸轉(zhuǎn)速獲得的旋轉(zhuǎn)角速度計算銑削這些軌跡對應的加工時間，考慮切削微元所在位置處的螺旋滯后角，獲得這些最外側(cè)的銑削軌跡，從而得到銑削工件表面形貌。本發(fā)明可解決銑削加工過程中工件表面形貌的生成問題。
文檔編號G05B19/19GK102681488SQ201210162358
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者周來水, 張海艷, 張臣, 郭松 申請人:南京航空航天大學