[发明专利]基于力-位融合反馈的棱边去毛刺工艺方法及系统

权利要求书

1.一种基于力-位融合反馈的棱边去毛刺系统，其特征在于，包括：控制模块、精密进给机构设置于其上的位移传感器、力传感器和去毛刺工具，其中：精密进给机构与控制模块相连并接收移动指令，位移传感器以微米级别精确测量系统所需的位移数据并输出至控制模块，力传感器以0.005N精度测量去除毛刺过程中车刀所受到的切削力信息并输出至控制模块，去毛刺工具为正对切削工件棱边表面的单晶金刚石车刀；

所述的精密进给机构是指，能够实现空间中3个正交方向上精密运动的机械系统，包括X、Y轴直线电机模组和Z轴升降平台，其运动精度为：X轴微米级精度、Y轴与Z轴亚微米级精度；

所述的控制模块包括：进给控制单元、力反馈单元和传感检测单元，其中：进给控制单元与精密进给机构相连并传输进给运动控制信号，力反馈单元与力传感器相连并传输车刀的实时切削力信号，传感检测单元与白光共焦位移传感器相连并传输工件毛刺高度数据；

所述的位移传感器采用微米级别的白光共焦位移传感器精确测量系统所需的位移数据；

所述的力传感器采用精度为0.005N的应变式力传感器来测量去除毛刺过程中车刀所受到的切削力，该应变式力传感器是指采用悬臂式方式安装于车刀下方并与控制模块相连；

所述的棱边去毛刺，通过白光共焦位移传感器和精密进给机构进行工件棱边轮廓的精确定位和毛刺尺寸特征数据采集，从而建立切削力-毛刺高度的数值映射关系并确定去除毛刺所需切削力阈值；在去毛刺过程中，通过力传感器实时采集刀具的切削力信号并进行反馈控制，最后经在线检测毛刺去除效果以完成工艺操作；

所述的精确定位是指：采用白光共焦位移传感器和精密进给机构标定刀具相对工件的轴向位置和快速进给的径向位置，采用白光共焦位移传感器对工件表面进行轴向扫掠，确定工件棱边后从而确定刀具轴向位置，记录工件表面的径向跳动和棱边毛刺高度，确定刀具快速进给的径向位置；

所述的毛刺尺寸特征数据是指：微米级别的表面毛刺的高度和宽度数据，通过白光共焦传感器对工件棱边部位表面进行扫描得到；

所述的切削力-毛刺高度的数值映射关系是指：去除毛刺所需的切削力F与毛刺高度h成正相关关系；

所述的去除毛刺所需切削力阈值是指，切削力阈值F_m＝k*h+b，其中h为毛刺高度，比例系数k＝29.54N/mm，b＝4.93×10^-4N；

所述的反馈控制是指：去毛刺过程中控制精密进给机构带动刀具到达快速进给的径向位置并慢速切削去除毛刺，同时通过力传感器实时监测去毛刺过程中的切向切削力信号，当进给过程中刀具的实时切向切削力F(t)达到切削力阈值Fm时则退刀并结束毛刺去除过程，否则构持续进刀；

所述的在线检测是指：采用白光共焦位移传感器和精密进给机构重新扫掠工件棱边并判断残存毛刺高度，当未达标时则重新进行棱边去毛刺。