[发明专利]一种微铣削刀具的偏心量提取方法

说明书

技术领域

本发明属于微铣削加工技术领域，特别是涉及一种微铣削刀具的偏心量提取方法。

背景技术

现今在众多领域对高精密微型零件的需求正在不断剧增，尤其是在航空航天、生物医学、电子通讯和环保技术等领域。微铣削加工技术在加工复杂微型零部件方面有着其独特的优势，因为微铣削加工技术出现相对较晚，且相对于宏观铣削加工技术有着其特有的尺寸效应等特性，国内外众多学者纷纷对其铣削过程的加工机理进行研究，主要包括铣削力的建模、表面形貌的建模等，目前对于微铣削加工机理研究还处于发展阶段。在微铣削加工机理的研究过程中，刀具的偏心量是影响模型精确性的关键变量，从而准确提取刀具偏心量显得至关重要。

刀具的偏心通常被当作主轴的回转中心与刀具的几何中心的偏离来处理，且基于刀具的几何形状完整或是误差小于偏心量的假设，提取的偏心量是刀具的近底部的值。其中，刀具偏心量主要包括两个参数：一、刀具偏心距离R₀(指主轴回转中心与刀具几何中心的偏移距离)；二、刀具偏心角度γ₀(指刀具偏离的方向与相邻最近刀齿之间的夹角)。对于这两个参数的提取，刀具偏心距提取相对比较容易，而刀具偏心角度提取存在一定的难度。

目前关于偏心量提取的方法有很多种，包括：采用铣削力实验数据代入铣削力模型进行反向标定；采用千分表测量各个刀齿旋转半径之间的差值代入理论模型进行求解；采用实际测量的表面形貌与其理论模型进行分析反向标定。不难发现，上述的偏心量提取方法都有涉及理论模型，提取的精度对模型以及数值计算方法等都有很大的依赖，提取方法复杂，操作繁琐，难度较大。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种微铣削刀具的偏心量提取方法，该方法简单，便于操作。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种微铣削刀具的偏心量提取方法，采用以下步骤：

一)采用激光位移传感器Ⅰ获取微铣刀刀柄外轮廓跳动量数据，采用激光位移传感器Ⅱ获取铣削刀底部外轮廓跳动量数据，所述激光位移传感器Ⅰ和所述激光位移传感器Ⅱ测量方向与刀具主轴的旋转中心线垂直且所处相位相同；

二)采集一个周期内的微铣刀刀柄外轮廓跳动量数据和微铣刀底部外轮廓跳动量数据；

三)提取微铣削刀具的偏心量：

其中，γ₀-刀具偏心角度；R₀-刀具偏心距离；R-刀具半径；Δh-位于偏心线两侧且距离偏心线最近的刀齿C和刀齿F有效切削半径差值，等于刀齿C与刀齿F经过激光位移传感器Ⅱ时跳动量数据的差值，通过步骤二)获得；γ₁-离偏心线最近且处于偏心正半轴区域内的刀齿C和刀具主轴回转中心O连线与偏心线BE的夹角，等于刀齿C经过激光位移传感器Ⅱ时对应时刻t₂与刀柄距离传感器最近端B经过激光位移传感器Ⅰ时对应时刻t₁的时间差Δt₁乘以刀具主轴转速，刀具主轴转速已知，时间差Δt₁可通过步骤二)获得；γ₂-离偏心线最近且处于偏心负半轴区域内的刀齿F和刀具主轴回转中心O连线与偏心线BE的夹角，等于刀齿F经过激光位移传感器Ⅱ的时刻t₄与刀柄距离传感器最远端E经过激光位移传感器Ⅰ的对应时刻t₃的时间差Δt₂乘以刀具主轴转速，时间差Δt₂通过步骤二)获得；

所述激光位移传感器Ⅰ和所述激光位移传感器Ⅱ固定在竖直设置的传感器支架上，所述传感器支架固定在水平设置的分度盘上，所述激光位移传感器Ⅰ和所述激光位移传感器Ⅱ测量方向沿所述分度盘的同一径向设置且所处相位相同；

所述分度盘安装在Z向精密位移平台上，所述Z向精密位移平台安装在X向精密位移平台上，所述X向精密位移平台安装在Y向精密位移平台上，所述Y向精密位移工作台固定在微铣削机床工作台上。

所述X向精密位移平台、所述Y向精密位移平台、所述Z向精密位移平台和所述分度盘各设有一手动摇把。

本发明具有的优点和积极效果是：基于测量传感器的测量数据，通过几何计算提取微铣削刀具的偏心量，易于实现对刀具偏心量的精确提取，可操作性好、可移植性强，可应用于微铣削加工技术领域，实用性强，市场前景广阔，易于推广应用。

附图说明

图1为本发明应用的结构示意图；

图2为应用本发明的刀具偏心示意图；