[发明专利]一种正弦柱面超精密车削螺旋刀具轨迹生成方法

权利要求书

1.一种正弦柱面超精密车削螺旋刀具轨迹生成方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)对Z轴进行刻度划分，推导获取或使用现有正弦柱面母线方程；

(2)将正弦柱面进行径向份数划分，参数t表示，根据所推导正弦柱面生成表达式，使正弦柱面母线绕轴线按径向划分份数旋转一周获取正弦柱面；

(3)将正弦柱面轴向进行螺距f刻度划分，同时将螺距f进行刀触点轨迹刻度划分，参数d表示，根据所推导刀触点轨迹生成表达式，在正弦柱面上生成螺旋刀触点刀具轨迹；

(4)选取刀具半径r，根据一定的几何关系，刀具半径补偿表达式，对螺旋刀触点刀具轨迹进行半径补偿得到刀位点坐标值；

(5)将刀位点坐标值转换为实际数控加工NC代码。

2.根据权利要求1所述的一种正弦柱面超精密车削螺旋刀具轨迹生成方法，其特征在于，所述的步骤(1)中对Z轴进行刻度划分，推导或使用现有母线方程为：根据所需加工的正弦柱面母线特征，进行必要参数设定：工件半径R，加工正弦柱面特征长度L，采用现有的方程或根据自身需要进行母线方程推导，即：

x_j＝h·sin(ω·z_j)+R

(x_j,z_j)为母线上坐标点，其中j为对Z轴长度为L范围内进行刻度l划分的份数，j＝1,2,3…N，h为正弦函数幅值，ω用于确定函数周期。

3.根据权利要求2所述的一种正弦柱面超精密车削螺旋刀具轨迹生成方法，其特征在于，所述的步骤(2)中对正弦柱面进行径向划分为：将工件在径向2π进行刻度划分，份数为t，主要是用于在生成正弦柱面中，曲面是由多少条母线生成，同时为后面生成刀触点做基础，正弦柱面生成表达式为：

(x_(i,j),y_(i,j),z_(i,j))为生成正弦柱面的坐标点，其中i＝1，2，3…t+1，i的最终数值为t+1是为了使最终生成的正弦柱面为封闭曲面，此时正弦柱面轴向刻度为l，此处正弦柱面生成表达式x、y、z为双下标，其中i表示生成正弦柱面的母线条数，j表示生成每一条母线上的坐标点数；当i为确定的一个数值时，变化变量j，即可生成组成正弦柱面母线的逐个坐标点(x_(i,j),y_(i,j),z_(i,j))，变化变量i进行生成下一条正弦柱面母线，同时乘以对应角度的正弦、余弦函数值得到正弦柱面上相应位置的坐标点，生成正弦柱面。

4.根据权利要求3所述的一种正弦柱面超精密车削螺旋刀具轨迹生成方法，其特征在于，所述的步骤(3)中轴向螺距f刻度划分表示在进行正弦柱面车削加工中，刀具沿工件径向车削一周在工件轴向的进给长度，刀具在工件径向车削一周过程中每两点之间夹角为2π/t，同时在轴向，刀触点刻度表达式为：

d＝f/t

即车削过程中相邻刀触点轴向刻度为d，每车削t个点，车削刀具轨迹下降一个螺距f，同时每相邻两刀触点在X、Y、Z三个方向以一定的关系协同变化，保证刀触点车削轨迹沿整个正弦曲面，整个正弦柱面加工完成，其曲面上刀触点总点数为L/d，刀触点轨迹生成表达式为：

(X_m,Y_m,Z_m)为刀触点轨迹坐标点，其中m＝1，2，3…L/d，此处生成刀触点车削轨迹中，Z轴刻度为d，不同于正弦柱面生成刻度l，刀触点车削轨迹每一点均由母线方程计算所得，同时在正弦柱面所分的t条母线上，通过对Z轴刻度螺距f的划分，刀具每车削工件一周即进给一个螺距，所以需在每个螺距中进行更小的刻度划分d，即每相邻刀触点之间刻度为d，保证车削过程中车削工件一周刀具轴向进给f。