[发明专利]一种基于插补数据的铣削加工轮廓误差的评估方法

说明书

本发明公开了一种基于插补数据的铣削加工轮廓误差的评估方法，属于加工误差评估领域，包括如下步骤：步骤1：将工件设计曲面三角面片化，得到工件几何模型；步骤2：建立刀具有效切削轮廓的几何模型；步骤3：构建轮廓误差并行计算模型，基于插补数据分组并行计算各组的轮廓误差并返回结果。本发明在插补数据上每个刀位点通过刀具有效切削轮廓与加工曲面的设计模型进行对比来计算轮廓误差，各点之间的轮廓误差计算没有联系，而且每个刀位点算出的轮廓误差可以与该刀位点位置对应，可以并行计算各刀位点的轮廓误差，效率更高，并且考虑了G代码、数控系统以及伺服系统的误差，更加接近实际加工过程中刀具相对加工曲面的运动位置。

技术领域

本发明属于加工误差评估领域，更具体地，涉及一种基于插补数据的铣削加工轮廓误差的评估方法。

背景技术

传统生产中，由于各种加工误差因素的存在，在成批加工之前需要使用三坐标测量仪测量试切工件进行精度评估，保证零件加工精度。三坐标测量仪评价方法的缺点是需要先试切工件，再使用三坐标测量仪测量试切后的轮廓误差，成本高，而且测量方法效率低，测量时间长。

除了使用测量设备评价试切轮廓误差，现有一种轮廓误差虚拟评估方法，通过加工仿真软件或者三维引擎仿真加工过程来评价轮廓误差，例如在UG和Verycut等CAM软件中有这样的功能，主要是通过G代码进行加工仿真。在G代码加工仿真过程中，通过刀具与工件毛坯求交计算，比较IPW(In Process Workpiece)与设计模型来获得仿真误差。图1展示了通过三坐标测量仪、G代码加工仿真测量加工轮廓误差的基本流程。

G代码是保证设计曲面给定轮廓精度的加工指令，数据密度小。而且基于G代码仿真的方法在前后刀具点之间毛坯求交计算是相关联的，前一刀位点刀具与毛坯计算的结果是后一刀位点求交计算的毛坯，不可以相互独立，仿真需要按G代码的顺序进行，难以做到并行仿真。

而一台三坐标测量仪不能做到并行测量，在加工仿真中也难以做到分开G代码并行仿真。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于插补数据的铣削加工轮廓误差的评估方法，其目的在于根据刀具有效切削轮廓，对刀位点的插补数据按照插补顺序进行分组，并行计算各组的刀具有效切削轮廓误差，由此实现在提高测量效率的同时实现仿真加工。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于插补数据的铣削加工轮廓误差的评估方法，包括如下步骤：

步骤1：将工件设计曲面三角面片化，得到工件几何模型；

步骤2：根据刀具在工件几何模型上的加工轨迹，在刀具上建立刀具坐标系(X,Y,Z)，原点O在刀位点位置，刀具运动速度在XOZ平面，Z轴沿着刀具轴线方向布置；

刀具的切削刃包括上圆锥面、过渡圆环面和下圆锥面三个部分，刀具有效切削轮廓包括上圆锥面有效切削轮廓Sweep_U,C、过渡圆环面有效切削轮廓Sweep_T,C以及下圆锥面有效切削轮廓Sweep_L,C：

其中，α为下圆锥面的半锥角，0≤α＜90°,

β为上圆锥面的半锥角，0≤β＜90°,

R₁为过渡圆环的圆弧部分球心到刀轴的距离，

R₂为过渡圆环的圆弧部分的半径，

L为切削刃的总长度，

h为过渡圆环的圆弧部分的球心到刀具坐标系的OXY平面的距离；