[发明专利]一种介观尺度铣削刀具偏心参数识别方法

说明书

一种介观尺度铣削刀具偏心参数识别方法，涉及精密/超精密加工领域。本发明是为了解决现有的刀具偏心参数测量方法算法复杂，效率及精度难以兼顾，且不适用于介观尺度铣削刀具的偏心参数识别的问题。本发明所述的一种介观尺度铣削刀具偏心参数识别方法，首先对激光位移传感器的光束进行校准，然后测量偏心量，获取相邻两个切削刃的实际切削半径之差，最后获取刀具偏心角。本发明基于求解非线性方程，测量效率和精度均大大提高。本发明适用于机械加工领域中介观尺度铣削刀具偏心参数的识别。

技术领域

本发明属于精密/超精密加工领域，尤其涉及刀具偏心参数识别技术。

背景技术

对于介观尺度(或称为中间尺度)的定义，在机械加工领域一般指介乎于宏观尺度和微观尺度之间，几何特征尺寸为0.01mm～1mm的尺度范围。介观尺度铣削中，由于每齿进给量很小(0.1μm～5μm)，即使刀具的偏心量(0μm～10μm)不及常规尺度铣削，仍足以对切削刃轨迹产生重大影响，进而影响到瞬时切削厚度、切削力、刀具寿命和机床的动态特性等。甚至可能出现只有一个切削刃实际参与切削，另一切削刃轨迹始终落后，没有实际参与切削的单齿切削现象。因此，为改善介观尺度铣削加工工艺，提高介观尺度铣削刀具寿命，对于刀具偏心参数的准确识别至关重要。

现有的刀具偏心参数测量方法基本全部基于铣削力预测模型。通过建立铣削力预测模型，将刀具偏心参数体现到铣削力模型中的瞬时切削厚度中。再测量实际铣削力情况，通过迭代算法求解刀具偏心参数。但是，铣削力预测模型算法复杂，刀具偏心参数效率及精度难以兼顾，并且不适用于介观尺度铣削刀具的偏心参数识别。

发明内容

本发明是为了解决现有的刀具偏心参数测量方法算法复杂，效率及精度难以兼顾，且不适用于介观尺度铣削刀具的偏心参数识别的问题，现提供一种介观尺度铣削刀具偏心参数识别方法。

一种介观尺度铣削刀具偏心参数识别方法，首先，以主轴回转中心O_s为原点，主轴1为z轴，建立空间直角坐标系，所述方法包括以下步骤：

激光位移传感器光束校准步骤：

一、将激光位移传感器设置在y轴上，使得激光位移传感器射出的激光与主轴相交并垂直，且激光光束中心能够射到刀柄3表面，

二、将刀柄3沿x轴方向移动，当激光位移传感器读数最小时，将此时激光光束中心与刀柄3表面交点作为参考点，并记录该参考点在x轴上所对应的坐标值X1，

三、将刀柄3以主轴为转轴旋转180°，将激光位移传感器沿x轴方向移动，当激光位移传感器读数最小时，记录参考点在x轴上所对应的坐标值X2，

四、将刀柄3沿x轴移动，使得参考点与x轴上坐标值为(X1+X2)/2的坐标点重合；

偏心量r测量步骤：

五、保持激光位移传感器的位置不变，将主轴1沿z轴方向移动n次，每移动一次，则将刀柄3以主轴为转轴旋转360°，利用激光位移传感器检测刀柄3的位移并记录被检测点与刀尖之间的距离z_i，共获得n组传感器读数，每组传感器读数包括最大读数值r(z_i)_max和最小读数值r(z_i)_min，n为大于4的正整数，i＝1,2,...,n，

六、利用n组传感器读数获得n个刀具偏心分量△r(z_i)，

七、根据下式获得刀具偏心量r：

其中，

相邻两个切削刃的实际切削半径之差的获取步骤：