[发明专利]一种立铣刀磨削过程二维图形仿真方法

权利要求书

1.一种立铣刀磨削过程二维图形仿真方法，其特征在于，如下步骤：

(1)首先读取砂轮的刀位轨迹数据，获取砂轮参数，并指定立铣刀具的剖切面位置，得到立铣刀具的剖切面；

(2)分析砂轮与剖切面之间的相对位置关系，判断刀位点对应的砂轮与剖切面是否相交，如果相交，转到步骤(3)，反之，转到步骤(1)；

(3)依次求解每一个刀位点对应的砂轮与剖切面的相交轮廓曲线，得到所有砂轮的剖切面轮廓，即得到砂轮截面曲线；

(4)将得到的所有砂轮剖切面轮廓叠加，得到立铣刀具刀槽的二维截形；

(5)最终对立铣刀具刀槽的二维截形进行测量，判断仿真的刀槽的二维截形是否满足加工精度，如果不满足，则对磨削工艺进行修正。

所述步骤(1)中，具体步骤如下：

(11)首先砂轮的每个加工刀位的轨迹数据是由磨削工艺算法计算得到，即得到刀位点；

(12)采用通用的砂轮模型，通过磨削工艺算法计算得到工件坐标系O_w-X_wY_wZ_w中砂轮大端圆中心O_gmax的坐标值和砂轮轴矢量F_g的值，具体表示如下：

P_Ogmax＝{x_Ogmax，y_Ogmax，z_Ogmax}，

F_g＝[f_gx f_gy f_gz]^T，

其中，x_Ogmax、y_Ogmax、z_Ogmax和f_gx、f_gy、f_gz分别代表O_gmax的坐标值和F_g的矢量值在工件坐标系O_w-X_wY_wZ_w中的X、Y、Z方向的三个分量的值，T表示矩阵的转置；

(13)在工件坐标系O_w-X_wY_wZ_w中，获得剖切面M_c所在位置点P_c的坐标值为：

P_c＝{x_c，y_c，z_c}，

其中，x_c、y_c、z_c代表P_c的坐标值在工件坐标系O_w-X_wY_wZ_w中的X、Y、Z方向的三个分量的值；

(14)根据位置点P_c，给定剖切面M_c坐标系的三个矢量方向，分别为：

F_Xc、F_Yc、F_Zc分别表示剖切面坐标系的三个轴在工件坐标系下的矢量方向，其中，f_Xcx、f_Xcy、f_Xcz表示剖面坐标系的X轴在工件坐标系下矢量在X、Y、Z三个方向的矢量分量，f_Ycx、f_Ycy、f_Ycz表示剖面坐标系的Y轴在工件坐标系下矢量在X、Y、Z三个方向的矢量分量，f_Zcx、f_Zcy、f_Zcz表示剖面坐标系的Z轴在工件坐标系下矢量在X、Y、Z三个方向的矢量分量；

(15)根据步骤(14)，得到剖切面法矢量F_c即为F_Zc，具体表示为：

F_c＝[f_cx f_cy f_cz]^T，

其中，f_cx、f_cy、f_cz代表F_c的法矢量在工件坐标系O_w-X_wY_wZ_w中的X、Y、Z三个方向的矢量分量；

(16)根据步骤(13)至步骤(15)可得，剖切面M_c的方程：

f_cx(x-x_c)+f_cy(y-y_c)+f_cz(z-z_c)＝0，

其中，x、y、z表示平面上的点的坐标值在X、Y、Z坐标方向上的分量，f_cx、f_cy、f_cz为剖切面M_c法矢量的三个分量。

所述步骤(2)的具体步骤如下：

(1)计算剖切面M_c与砂轮大端和小端边线的交点P_c0、P_c1坐标值，其中，点P_c0、P_c1坐标值表达式分别为：

其中，和表示剖切面M_c所经过的点在砂轮坐标系O_g-X_gY_gZ_g下坐标值的X分量和Z分量，和表示剖切面M_c法矢量在砂轮坐标系O_g-X_gY_gZ_g下矢量值的X分量和Z分量；

(2)通过P_c0、P_c1两点的X坐标值与判定条件进行比较，判定剖切面是否与砂轮相交及相交姿态，其中判定条件为：

|x_pc0|>R_gmax且|x_pc1|>R_gmin且x_pc0x_pc1>0，剖切面与砂轮不相交；

|x_pc0|>R_gmax且|x_pc1|>R_gmin且x_pc0x_pc1<0，剖切面与砂轮相交；

|x_pc0|≤R_gmax且|x_pc1|≤R_gmin，剖切面与砂轮相交；

|x_pc0|<R_gmax且|x_pc1|>R_gmin，剖切面与砂轮相交；

|x_pc0|>R_gmax且|x_pc1|<R_gmin，剖切面与砂轮相交；

其中，R_gmax和R_gmin分别为砂轮大端和小端的半径。