[发明专利]一种快速刀具伺服装置的应用方法

权利要求书

1.一种快速刀具伺服装置的应用方法，其特征在于，所述快速刀具伺服装置包括基座(1)、刀具(2)、刀具运动组件(3)以及设置于基座(1)上的直线电机(4)，所述刀具(2)通过刀具运动组件(3)和直线电机(4)连接，其特征在于，所述刀具运动组件(3)包括线性导轨(32)和滑块(33)，所述线性导轨(32)设置于基座(1)上，所述滑块(33)滑动布置于线性导轨(32)上且分别和刀具(2)、直线电机(4)连接，所述快速刀具伺服装置用于复杂曲面快轴伺服加工的步骤包括：

1)确定切削参数和刀具几何参数；

2)针对目标复杂曲面的面型函数表达式生成刀具轨迹驱动点，从而获得由所有刀具轨迹驱动点构成的刀具加工轨迹；

3)针对所有刀具轨迹驱动点构成的刀具加工轨迹进行刀具半径补偿；且进行刀具半径补偿时刀具半径补偿后目标复杂曲面的面型函数表达式为：

上式中，Z为Z轴进给位移，f为目标复杂曲面的面型函数表达式，r为点E₁(r,z)的X轴进给位移，r₀为点E(r₀,z₀)的X轴进给位移，R₀为刀具圆弧半径，θ为主轴的转角，E(r₀,z₀)为目标复杂曲面的轮廓曲线上任意一点，E₁(r,z)为点E(r_0,z₀)的刀具半径补偿后目标复杂曲面的轮廓曲线上的对应点；

4)根据切削参数和刀具几何参数、进行刀具半径补偿后的刀具加工轨迹生成车床数控程序和快轴伺服切削程序；

5)运行车床数控程序和快轴伺服切削程序对工件进行复杂曲面的快轴伺服加工。

2.根据权利要求1所述的快速刀具伺服装置的应用方法，其特征在于，所述切削参数包括主轴转速、X轴的进给速度，所述刀具几何参数包括刀具前角、刀具后角、刀具圆弧半径。

3.根据权利要求1所述的快速刀具伺服装置的应用方法，其特征在于，步骤2)中针对目标复杂曲面的面型函数表达式生成刀具轨迹驱动点的步骤包括：采用等角度、以指定的采样周期对X轴的X轴进给位移r_i和主轴的转角θ_j进行采样，根据所加工的目标复杂曲面的面型函数表达式来计算一系列的刀具轨迹驱动点z_i,j＝f(r_i,θ_j)，这些刀具轨迹驱动点构成刀具加工轨迹。

4.根据权利要求1所述的快速刀具伺服装置的应用方法，其特征在于，步骤1)中目标复杂曲面为正弦放射线曲面，生成目标复杂曲面的面型函数表达式为：

z＝Asin(mθ)

上式中，z为Z轴进给位移，A为正弦放射线曲面的幅值，m为周期数，θ为主轴的转角；

正弦放射线曲面进行刀具半径补偿后目标复杂曲面的面型函数表达式为：

z(r,θ)＝Asin(mθ)+R₀

上式中，z(r,θ)为进行刀具半径补偿后的Z轴进给位移，A为正弦放射线曲面的幅值，m为周期数，θ为主轴的转角，R₀为刀具圆弧半径。

5.根据权利要求1所述的快速刀具伺服装置的应用方法，其特征在于，步骤1)中目标复杂曲面为凹球面阵列，生成目标复杂曲面的面型函数表达式为：

上式中，z为Z轴进给位移，R是球面透镜的曲率半径，r为X轴进给位移，H为透镜的最大深度，θ为主轴的转角，(r_c,θ_c)为透镜中心极坐标；

凹球面阵列进行刀具半径补偿后目标复杂曲面的面型函数表达式为：

上式中，z(r,θ)为进行刀具半径补偿后的Z轴进给位移，R是球面透镜的曲率半径，r为X轴进给位移，H为透镜的最大深度，θ为主轴的转角，(r_c,θ_c)为透镜中心极坐标，R₀为刀具圆弧半径。