[发明专利]一种车削加工中刀具的对准方法、车削装置

权利要求书

1.一种车削加工中刀具的对准方法，其特征在于，包括：

安装刀具和工件，将所述刀具和安装所述工件的机床的主轴中心进行预对准，再进行预切削，得到切削力曲线图；

根据所述切削力曲线图判断所述刀具在所述主轴中心的竖直方向上存在的误差形式，所述误差形式包括中心刀高误差和中心刀低误差；

若所述刀具存在的所述误差形式为所述中心刀低误差，建立所述刀具的切削刃在主轴坐标系中的轨迹方程；

根据所述刀具的切削刃在主轴坐标系中的轨迹方程和所述刀具的切削刃的回转半径，建立所述刀具的切削刃在切削所述工件后形成的中心圆台的侧面在所述主轴坐标系中的轨迹方程：

其中，x,y和z为所述刀具的切削刃轨迹上任意点(x,y,z)在所述主轴坐标系中o-xyz中的坐标，h为所述刀具的切削刃中心与所述x轴之间的垂直距离，s为所述刀具的切削刃中心与所述y轴之间的水平距离，R为所述刀具的刀尖圆弧半径，a_p为所述刀具切削时的切削深度，所述刀具的切削刃上任意点(x,y,z)的回转半径为

再将所述刀具的切削刃在切削所述工件后形成的中心圆台侧面在所述主轴坐标系中的轨迹方程进行变化，建立所述刀具的切削刃在切削所述工件后形成的中心圆台侧面的母线在刀具进给方向上的投影长度在所述主轴坐标系中的轨迹方程:

根据切削力和所述中心圆台侧面的母线在所述刀具的进给方向上的投影长度在所述主轴坐标系中的轨迹方程，建立模拟切削力模型和模拟切削力曲线图，当所述模拟切削力曲线图和所述切削力曲线图拟合时，得到中心刀低误差；

根据所述中心刀低误差，将所述刀具进行对准。

2.如权利要求1所述的对准方法，其特征在于，所述建立所述刀具的切削刃在主轴坐标系中的轨迹方程，包括：

以所述主轴中心为原点建立所述主轴坐标系o-xyz，其中，x轴的正方向与所述刀具的进给方向相反，z轴的正方向垂直于所述工件表面向外，y轴的正方向竖直向上，所述x轴，所述y轴和所述z轴两两互相垂直；

根据所述主轴坐标系o-xyz确定所述刀具的切削刃在所述主轴坐标系中的轨迹方程为：

其中，x,y和z为所述刀具的切削刃轨迹上任意点(x,y,z)在所述主轴坐标系中o-xyz中的坐标，R为所述刀具的刀尖圆弧半径，a_p为所述刀具切削时的切削深度，s为所述刀具的切削刃中心与所述y轴之间的水平距离，h为所述刀具的切削刃中心与所述x轴之间的垂直距离。

3.如权利要求1所述的对准方法，其特征在于，所述模拟切削力模型的表达式为:

其中，F′为模拟切削力，F为切削力，z为所述刀具的切削刃轨迹上任意点(x,y,z)中z在所述主轴坐标系中o-xyz中的坐标，R为所述刀具的刀尖圆弧半径，a_p为所述刀具切削时的切削深度，s为所述刀具的切削刃中心与所述y轴之间的水平距离，h为所述刀具的切削刃中心与所述x轴之间的垂直距离。

4.如权利要求3所述的对准方法，其特征在于，当所述模拟切削力曲线图和所述切削力曲线图拟合时，得到中心刀低误差，包括：

调整所述模拟切削力模型的表达式中的所述h，当所述模拟切削力曲线图和所述切削力曲线图拟合时，此时所述h为所述中心刀低误差。

5.如权利要求1所述的对准方法，其特征在于，所述对准方法还包括：

根据所述切削力曲线图判断所述刀具在所述刀具的进给方向上是否存在中心偏差，若所述刀具在所述刀具的进给方向上存在所述中心偏差，则根据所述切削力曲线图建立中心偏差模型，所述中心偏差模型为：s＝(t-T)f_e，其中，s为中心偏移误差，t为所述切削力曲线图中从开始出现拐点到切削力为零时的第一干涉时间，T为所述切削力曲线图中从开始出现拐点到所述主轴中心时的第二干涉时间，f_e为所述刀具的进给速度；

根据所述中心偏移误差s，将所述刀具进行对准。