[发明专利]一种自由曲面超精密车削后表面形貌预测方法

权利要求书

1.一种自由曲面超精密车削后表面形貌预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据已完成刀具轨迹规划的自由曲面确定表面形貌仿真区域L_x×L_y，设定X和Y方向的分辨率d_x和d_y，将表面形貌仿真区域划分成m×n的网格；将仿真区域的中心设置成自由曲面加工的圆心，则可以得到仿真区域内第(i,j)网格点P_k的XY坐标，并将网格点P_k的XY坐标转换为柱坐标系下的(ρ,θ)坐标；

步骤2：计算网格点P_k之前刀具轨迹经历的整周期数N_t，得到网格点P_k在整个刀具轨迹上的当量角度则网格点P_k的坐标表示为

步骤3：根据网格点和已规划的刀具轨迹，确定得到离网格点P_k最近的刀具轨迹上相邻两个周期的刀触点P_l1(ρ_l1,θ_l1,z_l1)和P_l2(ρ_l2,θ_l2,z_l2)；

步骤4：进一步确定对网格点P_k产生切削影响的刀具轨迹上的切削位置点：判断θ_l1与的大小，用以确定已规划的刀具轨迹在该周期上的另一个刀触点P_l1+1或P_l1-1，确定该周期上加工到P_k的切削区域[P_l1,P_l1+1]或[P_l1,P_l1-1]；应用插值法计算出切削区域[P_l1,P_l1+1]或[P_l1,P_l1-1]上直接影响网格点P_k的实际切削位置点坐标P_kl1(ρ_kl1,θ_kl1,z_kl1)和此位置处刀具中心点坐标P_kl1′(ρ_kl1′,θ_kl1′,z_kl1′)；同样方法计算得到另一个周期上直接影响网格点P_k的实际切削位置点P_kl2和刀具中心坐标P_kl2′；

步骤5：根据残留高度的计算方法，分别计算出在切削过程中刀具在P_kl1和P_kl2位置处在P_k点产生的残留高度z_l1和z_l2，得到的最小值即为网格点P_k的Z坐标；推导计算出整个仿真区域内各网格点的坐标数据即可实现整个仿真区域内加工曲面的表面形貌预测仿真；

步骤6：将仿真得到的加工曲面的表面形貌去除曲面的形状成分，即可对整个仿真区域内的加工误差分布情况进行预测。

2.根据权利要求1所述的一种自由曲面超精密车削后表面形貌预测方法，其特征在于，所述步骤1中设定X和Y方向的分辨率d_x和d_y，将表面形貌仿真区域L_x×L_y划分成m×n的网格；仿真区域内第(i,j)网格点P_k的XY坐标为：

式中，i＝1,2,3……n，j＝1,2,3……m；和分别为网格点P_k的XY坐标；

将网格点的XY坐标转换为柱坐标系下的(ρ,θ)坐标：

式中，和分别是网格点P_k的ρ,θ坐标。