[发明专利]一种基于插补数据的铣削加工轮廓误差的评估方法

摘要

本发明公开了一种基于插补数据的铣削加工轮廓误差的评估方法，属于加工误差评估领域，包括如下步骤：步骤1：将工件设计曲面三角面片化，得到工件几何模型；步骤2：建立刀具有效切削轮廓的几何模型；步骤3：构建轮廓误差并行计算模型，基于插补数据分组并行计算各组的轮廓误差并返回结果。本发明在插补数据上每个刀位点通过刀具有效切削轮廓与加工曲面的设计模型进行对比来计算轮廓误差，各点之间的轮廓误差计算没有联系，而且每个刀位点算出的轮廓误差可以与该刀位点位置对应，可以并行计算各刀位点的轮廓误差，效率更高，并且考虑了G代码、数控系统以及伺服系统的误差，更加接近实际加工过程中刀具相对加工曲面的运动位置。

主权项

1.一种基于插补数据的铣削加工轮廓误差的评估方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：将工件设计曲面三角面片化，得到工件几何模型；/n步骤2：根据刀具在工件几何模型上的加工轨迹，在刀具上建立刀具坐标系(X,Y,Z)，原点O在刀位点位置，刀具运动速度在XOZ平面，Z轴沿着刀具轴线方向布置；/n刀具的切削刃包括上圆锥面、过渡圆环面和下圆锥面三个部分，刀具有效切削轮廓包括上圆锥面有效切削轮廓Sweep_U,C、过渡圆环面有效切削轮廓Sweep_T,C以及下圆锥面有效切削轮廓Sweep_L,C：/n /n /n /n /n其中，α为下圆锥面的半锥角，0≤α＜90°,/nβ为上圆锥面的半锥角，0≤β＜90°,/nR₁为过渡圆环的圆弧部分球心到刀轴的距离，/nR₂为过渡圆环的圆弧部分的半径，/nL为切削刃的总长度，/nh为过渡圆环的圆弧部分的球心到刀具坐标系的OXY平面的距离；/na∈[0,1],b∈[0,1],θ∈[0,2π]，/nVel.x为刀具速度在X轴方向上的分量，/nVel.y为刀具速度在Y轴方向上的分量；/n步骤3：根据刀具有效切削轮廓，对插补数据按照插补顺序进行分组，按照步骤3.1～3.3并行计算各组的刀具有效切削轮廓误差，步骤3.1～3.3如下：/n步骤3.1、估算当前刀位点的刀具速度方向；/n步骤3.2、在不同的刀位点下，将刀具有效切削轮廓在刀具坐标系下的坐标转换到工件坐标系，得到工件坐标系下的刀具有效切削轮廓；/n步骤3.3、根据工件坐标系下的刀具有效切削轮廓，结合刀具理论轮廓计算各刀位点的有效切削轮廓误差并区分误差类型为欠切、过切还是理想加工；/n步骤3.3中，点铣时，通过刀具有效切削轮廓与设计曲面的交点个数n区分刀具当前刀位点处于欠切、过切还是理想加工情况：/n当n＝0时属于刀具欠切情况；欠切时轮廓误差表示为刀具有效切削轮廓与工件理想加工轮廓之间的最短距离ε；/n当n＝2时为过切情况；过切时，刀具有效切削轮廓与工件理论加工轮廓至少有两个交点P₁、P₂；过切时的轮廓误差衡量为刀具轮廓的在两个交点间的部分，即P₁P₂段曲线与理论刀具切削轮廓之间的单向豪斯多夫距离：/n /n /n其中，/nA表示刀具轮廓上的P₁P₂段曲线，将A离散成一系列点a₁,a₂,a₃…a_m，用集合表示为A＝{a₁,a₂,a₃…a_m}；B是工件理论加工轮廓曲面，工件理论加工轮廓曲面记为集合B＝{b₁,b₂,b₃…b_k}；/n当n＝1时为理想加工情况；此时刀具有效切削轮廓与工件理论加工轮廓相切，轮廓误差为0；/n侧铣时，将刀具有效切削轮廓离散成点P₁,P₂,...,P_t，将对应的工件理论轮廓离散成点P₁′P₂′,...,P_t′，P₁,P₂,...,P_t与P₁′P₂′,...,P_t′一一对应，矢量与工件理论轮廓在点P_t′上的法向量的夹角为如果则点P_t′处欠切，如果则为过切，如果则为理想加工情况。/n