[发明专利]一种五轴铣削中刀具底刃刮蹭现象预测方法

权利要求书

1.一种五轴铣削中刀具底刃刮蹭现象预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：计算机床运动量：定义相邻两个刀位点形成一个切削步；某个切削步的起始刀位点和结束刀位点所对应的机床运动量分别为[x_i y_i z_i A_i C_i]和[x_i+1 y_i+1 z_i+1 A_i+1C_i+1]，定义进给速度为f，则在该切削步任意时刻，机床运动量为：

其中t表示时间，Δt_i表示该切削步的机床插补时间，K_x表示机床X轴运动速度，K_y表示机床Y轴运动速度，K_z表示机床Z轴运动速度，K_A表示机床A轴旋转速度，K_C表示机床C轴旋转速度；参数对应表达式为：

步骤2：建立刀具坐标系刀工件坐标系的坐标系变换矩阵，其表达式为：

在加工过程中，刀具坐标系CS_t的原点始终与刀具刀心点重合，三个轴的方向与机床坐标系的三个轴平行，刀具的安装长度为L_T，机床的A轴与C轴的交点为轴点，轴点坐标系的3个轴与机床坐标系的三个轴平行，其原点在机床坐标系下的偏移量为(δx_i,z,δy_i,z,δz_i,z)；当机床旋转轴A＝0且C＝0时，工件坐标系与轴点坐标系各轴方向一致，其原点在机床处理器中的偏置为(δx_w,z,δy_w,z,δz_w,z)；

步骤3：计算在工件坐标系下底刃后刀面亚微元的位置P_f(t)：

其中，K为主轴转速，L与D表示后刀面亚微元在刀具底刃后刀面上的位置，δ为刀具底刃的齿偏中心量，α为刀具底刃几何后角；R_D表示后刀面亚微元到刀心点的距离，θ_f为后刀面亚微元的初始相位角；参数对应表达式如下：

步骤4：计算刀具底刃后刀面亚微元的速度：

Ψ₁＝K_CcosC(t)cosA(t)-K_AsinC(t)sinA(t)；Ψ₂＝K_CcosC(t)sinA(t)+K_AsinC(t)cosA(t)；

Ψ₃＝-K_CsinC(t)cosA(t)-K_AcosC(t)sinA(t)；

Ψ₄＝-K_CsinC(t)sinA(t)+K_AcosC(t)cosA(t)；

步骤5：计算底刃后刀面亚微元的有效速度v_e(t)：

其中，

步骤6：建立底刃后刀面亚微元的底刃刮蹭预测模型

β_r＝arccos(v_e·n_r/|v_e|)-90°

进一步得到判断条件：

当刮蹭角大于0时，后刀面亚微元发生了底刃刮蹭现象；当刮蹭角小于0时，后刀面亚微元不发生底刃刮蹭现象；法向量n_r(t)的表达式为：

2.如权利要求1所述的一种五轴铣削中刀具底刃刮蹭现象预测方法，其特征在于，所述刮蹭角是指底刃后刀面亚微元的有效速度v_e(t)与底刃后刀面的夹角。