[发明专利]一种微铣削加工中空间刀具跳动参数测量装置及提取方法

权利要求书

1.一种微铣削加工中空间刀具跳动参数的提取方法，所述提取方法采用微铣削空间刀具跳动参数测量装置，所述测量装置包括：

第一磁性表座(2)和第二磁性表座(3)，均固定于工作台上；

测量组件，包括激光位移传感器(4)、第一电容传感器(5)和第二电容传感器(6)；以及，

支撑组件，包括第一支撑柱(7)、第二支撑柱(8)、第三支撑柱(9)和第四支撑柱(10)，所述第一支撑柱(7)与所述第一磁性表座(2)相连、所述第二支撑柱(8)与所述第二磁性表座(3)相连，所述第三支撑柱(9)与所述激光位移传感器(4)相连、所述第四支撑柱(10)与所述第一电容传感器(5)和所述第二电容传感器(6)相连，所述第一支撑柱(7)与所述第三支撑柱(9)之间能拆装地连接、所述第二支撑柱(8)与所述第四支撑柱(10)之间能拆装地连接；

其特征在于，所述提取方法包括以下步骤：

步骤1，获取微铣刀(11)刀柄轴向位置Ⅰ和刀柄轴向位置Ⅱ之间的距离z₁以及刀柄轴向位置Ⅰ与刀尖的距离z₀，其中，刀柄轴向位置Ⅰ和刀柄轴向位置Ⅱ为微铣刀(11)刀柄上的任意两个位置；

步骤2，主轴以恒定速度旋转，采集若干个周期内的微铣刀(11)刀柄外轮廓跳动量数据以及刀尖轮廓数据，其中，采用第一电容传感器(5)获取刀柄轴向位置Ⅰ的外轮廓跳动量数据，采用第二电容传感器(6)获取刀柄轴向位置Ⅱ的外轮廓跳动量数据，采用激光位移传感器(4)获取刀尖轮廓数据；

步骤3，根据第一电容传感器(5)所采集的数据获得刀柄轴向位置Ⅰ在一个周期内的外轮廓距离最大值d_max(1)和最小值d_min(1)，根据第二电容传感器(6)所采集的数据获得刀柄轴向位置Ⅱ在一个周期内的外轮廓距离最大值d_max(2)和最小值d_min(2)，并获得d_max(1)和d_max(2)之间的相位差

步骤4，通过式(1)提取刀柄轴向位置Ⅰ的跳动长度ρ(1)和刀柄轴向位置Ⅱ的跳动长度ρ(2)：

步骤5，建立机床主轴坐标系O-XYZ：Z轴为主轴回转轴线，原点O为d_min(1)所在点P₁在Z轴上的投影点，X轴的方向为原点O指向P₁点的方向，Y轴的方向根据右手定则确定；

步骤6，在机床主轴坐标系O-XYZ中，获得d_min(1)所在点P₁的坐标为(ρ(1),0,0)，获得d_min(2)所在点P₂的坐标为

步骤7，通过式(2)获得刀具轴线的方向向量

步骤8，刀具轴线的空间直线方程L_T通过方向向量及点P₁的坐标，利用对称式方程(3)得出：

步骤9，刀具任意轴向位置的坐标通过式(3)计算出，并通过式(4)得出刀具任一点的跳动量ρ(z)：

步骤10，根据激光位移传感器(4)的数据，获取由于刀具偏心导致的长短切削刃的差值ΔR，刀具初始跳动角度λ(z₀)根据几何关系由式(5)构成的方程解出：

式中，R为刀具半径，ρ(z₀)为刀具尖端跳动量；

步骤11，刀具任意一点的跳动角度λ(z)根据刀具初始跳动角度λ(z₀)和螺旋滞后角算出，如式(6)所示：

式中，β为刀具的螺旋角，表示刀具在位置z的螺旋滞后角；z₀为刀柄轴向位置Ⅰ与刀尖的距离。

2.根据权利要求1所述的微铣削加工中空间刀具跳动参数的提取方法，其特征在于，所述激光位移传感器(4)、所述第一电容传感器(5)和所述第二电容传感器(6)均垂直于微铣床(1)主轴轴线。

3.根据权利要求1所述的微铣削加工中空间刀具跳动参数的提取方法，其特征在于，所述第一电容传感器(5)和所述第二电容传感器(6)处于同一相位。