[发明专利]一种等切屑载荷车削复杂光学曲面的方法

权利要求书

1.一种等切屑载荷车削复杂光学曲面的方法，其特征在于：

（1）根据目标光学曲面，分别创建第一次走刀的待加工表面和期望创成的光学曲面，以“等切屑载荷”为目标生成第一次走刀的刀位路径；

（2）对第一次走刀创成的已加工表面进行在机或机下实测，分别创建第二次走刀的待加工表面和期望创成的光学曲面，以“等切屑载荷”为目标生成第二次走刀的刀位路径；

（3）为两次走刀生成的“等切屑载荷”刀位路径皆利用两自由度快速刀具伺服的两个往复运动以及高精密数控车床的主轴、x轴和z轴的非往复运动实现。

2.一种等切屑载荷车削复杂光学曲面的方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）创建第一次走刀的初始待加工表面和期望创成的表面：

根据预先设计的目标光学曲面，通过分配加工余量分别创建第一次走刀的期望创成曲面                                                和第二次走刀的期望创成表面初值，在工件的柱坐标系中将分别沿径向和周向作等步距离散化，通过拟合生成回转对称的最适非球面，作为第一次走刀的初始待加工表面；

（2）生成工件第1转的刀位路径：

令是平均切屑载荷，是切屑载荷的扰动幅值，根据预先设定的切屑载荷扰动范围，确定第1转的最大径向进给量，根据确定刀位点的径向步距，是每一转的等角步距数，则第1转第j个刀位点的转角坐标和径向坐标分别为：，，，顺次遍历，即可生成第1转的刀位路径，是第1转第j个刀位点的z坐标；

（3）生成工件第k转的刀位路径：

根据预先设定的切屑载荷扰动范围，由第k转第j-1个刀位点的坐标，以“等切屑载荷”为控制目标获得第k转第j个刀位点的坐标，遍历，以生成第k转的刀位路径，逐转求解即可生成工件各转的刀位路径；

（4）分别生成车床和快速刀具伺服第一次走刀的期望运动：

将工件各转的刀位路径分解为单调的趋势成分和扰动成分，在车床的CNC指令驱动下沿x轴和z轴作非往复的直线运动，在两自由度快速刀具伺服的驱动下沿x轴和z轴作往复直线运动；

（5）创建第二次走刀的待加工表面和期望创成曲面：

在第一次走刀之后，对所获得的已加工表面进行在机或机下实测，通过二维小波分解及重构，或者其它多分辨率分解及重构方法，以剔除中不重复的随机误差，分别得到一个包含确定性误差的曲面和一个单纯的确定性误差曲面，将作为第二次走刀的初始待加工表面，则第二次走刀的期望创成曲面为：；

（6）分别生成车床和快速刀具伺服各运动轴第二次走刀的期望运动：

在步骤(5)的基础上，重复步骤(2)～(4)，得到第二次走刀的“等切屑载荷”刀位路径，，通过分解以获得单调的趋势成分和扰动成分，利用所获得的各运动轴之期望运动进行第二次走刀。

3.根据权利要求1或2所述的一种等切屑载荷车削复杂光学曲面的方法，其特征在于：生成以“等切屑载荷”为目标的刀位路径，涉及的同步操作如下：

（1）动态修改待加工表面：

将初始待加工表面在工件的笛卡尔坐标系中分别沿x轴和y轴进行等距细分，令第k转第j个刀位点是当前的刀位点，获得在上由第j-1个刀位点到第j个刀位点之间刀尖轮廓所扫掠到的网格点，根据上的这些网格点和关联的刀尖轮廓点即可动态修改；

（2）求解瞬态切屑载荷：

将初始待加工表面在工件的笛卡尔坐标系中分别沿x轴和y轴进行等距细分，令第k转第j个刀位点是当前的刀位点，在工件的坐标平面上搜索以当前刀位点为中心的邻域，获得上与当前刀位点相邻的若干个网格点，根据这些网格点求解与前刀面实际接触区域的边界点，根据这些接触区域的边界点求解材料去除量在刀具基面上的投影即为瞬态切屑载荷；

（3）生成等切屑载荷的刀位点：

令是等角步距，是径向试算步距，则第k转第j个刀位点的转角坐标为：，第j个刀位点的径向坐标初值为：，根据刀触点与刀位点之间的映射，获得第j个刀位点的z坐标；

根据当前刀位点的坐标初值，求解瞬态切屑载荷，若不超出，则当前的刀位点坐标即为第k转第j个刀位点的坐标，否则需在当前的径向坐标的邻域内修改，重新求解和，直到不超出为止；

遍历，以获得第k转的刀位路径。