[发明专利]利用工件允差反演加工用机床精度指标要求的方法

权利要求书

1.一种利用工件允差反演加工用机床精度指标要求的方法，其特征在于，包括下述步骤:

1)：建立被加工工件各项常见特征对应允差与加工用机床刀具相对工件六维位置姿态误差允许变动范围之间的映射模型；

2)：利用步骤1中所述映射模型，针对被加工工件的各项单一允差，分别求解机床刀具相对工件六维位置姿态误差的变动范围；

3)：将步骤2中得到的各个机床刀具相对工件六维位置姿态误差变动范围求交集，得到为保证工件精度要求机床刀具相对工件六维位置姿态误差的最小变动范围；

其中,步骤1)中针对各项常用公差分别建立相应映射模型；

记机床刀尖点相对工件被加工点的三维位置误差向量为Δr＝(Δx Δy Δz)^T，其中Δx、Δy、Δz分别表示机床刀尖点相对工件被加工点的沿X方向、Y方向、Z方向的位置误差，记机床刀具相对于工件的三维姿态误差向量为Δθ＝(Δα Δβ Δγ)^T，其中Δα、Δβ、Δγ分别表示机床刀具相对于工件的绕X方向、Y方向、Z方向的姿态误差，记机床刀具相对工件六维位置姿态误差向量$＝(Δr^T Δθ^T)^T；

(1)端铣平面的平面度公差T_pla

端铣时由于刀具端面尺寸较小，可以忽略刀具转角误差对端铣精度的影响；令被加工平面的方程为Ax+By+Cz＝0，则该平面法向矢量为n＝(A B C)^T，单位法向矢量为为保证平面度要求，刀尖点到理想平面的距离d必须小于T_pla/2，即当$中各元素单独起作用与同时起作用时，d都必须满足该条件，于是$中各元素与平面度公差T_pla的映射关系为

(2)周铣平面的平面度公差T_pla

令被加工平面的方程为Ax+By+Cz＝0，记刀具轴线方向单位向量为切削进给方向单位向量于是$中各元素与平面度公差T_pla的映射关系为

(3)给定方向的直线度公差T_str

记直线度公差度量方向的单位矢量为则该情况可以等价为平面度公差T_pla＝T_str的形式；

(4)圆度公差T_cir

令圆所在平面方程为Ax+By+Cz＝0，其法向矢量为n＝(A B C)^T，单位法矢为约束条件为：刀尖点位置误差向量在圆面内投影的模小于T_cir/2，于是$中各元素与平面度公差T_cir的映射关系为

其中，Δr_n、Δr_cir分别为刀尖点位置误差向量在平面法向以及平面内的投影向量；

(5)圆柱度公差T_cyl

记圆柱轴线方向单位向量为在圆柱任一截面内找到互相垂直的一对单位向量，分别记为将Δr、Δθ投影到方向，投影向量分别记为Δr_x、Δr_y、Δθ_x、Δθ_y，于是$中各元素与平面度公差T_cyl的映射关系为

(6)未给定方向的直线度公差T_str

该情况可以等价为圆柱度T_cyl＝T_str的形式；

7)其余各类公差对应的映射模型均可转化为前述情况予以解决；

面对面的平行度公差问题，可转化为一个平面相对于另一基准平面的平面度的问题；线对面的平行度公差问题，可转化为轴线在任意方向上的直线度问题，进而转化为对应圆柱面的圆柱度的问题；面对线的平行度公差问题，可转化为被约束平面在指定方向上的平面度的问题；线对线的平行度公差问题，可转化为被约束直线在任意方向上的直线度问题，进而转化为轴线所对应的圆柱面的圆柱度的问题；面对面以及面对线的垂直度公差问题，可转化为平面在给定方向上的平面度的问题；线对线的垂直度公差问题，可转化为空间直线的直线度的问题；线对面的垂直度公差问题，可转化为轴线所对应圆柱面圆柱度的问题；面对线、面对面以及线对线的倾斜度公差问题，可转化为指定方向上平面度的问题；同轴度公差问题，可转化为被约束圆柱面轴线的直线度，进而转化为圆柱面的圆柱度进行求解；位置度公差问题，可转化为轴线的直线度，进而转化为孔的圆柱度进行求解。