[发明专利]一种单点金刚石车削中刀具干涉区域确定的方法和相关装置

权利要求书

1.一种单点金刚石车削中刀具干涉区域确定的方法，其特征在于，所述刀具为金刚石刀具，所述金刚石刀具包括前刀面、后刀面和切削刃，所述切削刃为前刀面和后刀面相交的部分，所述后刀面为圆锥形，所述切削刃为扇形，所述方法包括：

确定所述切削刃在第一坐标系中的轨迹方程；

根据所述切削刃的轨迹方程确定所述后刀面在所述第一坐标系中的曲面方程；

根据所述轨迹方程和所述曲面方程确定干涉区域半径在第二坐标系中的表达式。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述切削刃在第一坐标系中的轨迹方程，包括：

以所述金刚石刀具的刀尖为原点建立可移动的第一坐标系o′-x′y′z′，其中，x′轴与金刚石刀具的进给方向相反，z′轴垂直于工件表面向上，所述x′轴、y′轴和z′轴两两互相垂直；

根据所述第一坐标系o′-x′y′z′确定所述切削刃的轨迹方程为：

其中，所述x′、y′和z′为所述切削刃轨迹上任意点(x′，y′，z′)在所述第一坐标系o′-x′y′z′中的坐标，所述R为刀尖半径，所述a_p为切削深度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

以所述工件的中心为原点建立第二坐标系o-xyz，其中，x轴与金刚石刀具的进给方向相反，z轴垂直于所述工件表面向上，y轴与所述y′轴方向一致，所述x轴、y轴和z轴两两互相垂直；

根据坐标平移关系确定所述切削刃在所述第二坐标系o-xyz中的轨迹方程为：

其中，所述x、y和z为所述切削刃轨迹上任意点(x，y，z)在所述第二坐标系o-xyz中的坐标，所述l_y为对刀误差，所述l_x为所述切削刃的刀尖与所述第二坐标系原点之间的水平距离。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述切削刃的轨迹方程确定所述后刀面在所述第一坐标系中的曲面方程，包括：

根据所述切削刃与所述后刀面的几何关系，结合所述切削刃在所述第一坐标系中o′-x′y′z′和所述第二坐标系o-xyz的轨迹方程确定所述后刀面在所述第一坐标系中的曲面方程具体为：

其中，所述u、v和w为所述后刀面上任意点(u，v，w)在所述第一坐标系o′-x′y′z′中的坐标，所述δ为刀具后角。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述切削刃的轨迹方程和所述后刀面的轨迹方程确定干涉区域半径在第二坐标系中的表达式，包括：

将工件中心的圆台区域以平行xoy面的方式切分成n个圆面，所述n为正整数；

确定所述切削刃所在的平行于所述xoy面的平面在切削过程中与所述n个圆面的n个交点；

将所述n个圆面投影到所述xoy面，并确定所述n个交点在所述xoy面中与所述n个圆面的n个弦切角，其中，圆面、交点与弦切角一一对应。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定所述n个交点中所述金刚石刀具与所述工件发生干涉的临界点i，其中，发生干涉的条件包括所述临界点i的弦切角δ_i等于所述刀具后角δ。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定所述n个点中所述金刚石刀具与所述工件发生干涉的临界点i，包括：

确定所述金刚石刀具与所述工件在所述圆台区域的顶圆c_p处发生干涉，且所述切削刃轨迹的端点所在的平行于所述xoy面的平面与所述顶圆c_p相交与点p，则确定所述金刚石刀具与所述工件发生干涉的临界点p在所述第一坐标系o′-x′y′z′中的坐标为在所述第二坐标系o-xyz中的坐标为

确定所述点p对应的弦切角为δ₁，并将所述后刀面的曲面方程对v求偏导得到偏导式，并将所述点p在所述第一坐标系o′-x′y′z′中的坐标和所述弦切角δ₁代入该偏导式中确定