[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

说明书

本发明涉及一种正弦柱面超精密车削螺旋刀具轨迹生成方法，属于机械数控加工技术领域。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；将正弦柱面进行径向份数划分，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；将正弦柱面轴向进行螺距刻度划分，同时将螺距进行刀触点轨迹刻度划分，根据所推导的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；选取刀具半径r，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；将刀位点坐标值转换为实际数控加工NC代码。本发明有助于提高正弦柱面加工效率，有效的提高了正弦柱面的加工精度。

技术领域

本发明涉及机械数控加工技术领域，具体涉及一种正弦柱面车削螺旋刀具轨迹生成方法。

背景技术

根据柱面微结构零件独特的结构特点，其广泛应用于光电子学、通信、医疗、军工等领域，由于其独特的结构可用于实现特定的光学功能，提高系统性能，精简系统结构，主要用于比较精密的装置中，在其中实现传统加工方法无法达到的功能效果。目前国内外已经采用多种方法加工柱面上复杂微结构，如激光加工技术、LIGA技术、微细磨削技术、光刻蚀技术等，但是以上加工方法所加工的特征只是零件的局部柱面，无法对整体柱面进行有效的加工，主要原因是在加工整体柱面特征时无法进行合理的轨迹规划，生成加工轨迹，无法进行下一步加工。

文献“A theoretical and experimental investigation of orthogonal slowtool servo machining of wavy microstructured patterns on precision rollers”(Precision Engineering 43(2016)315-327)采用将柱面整体所要加工的特征进行平面展开，首先进行平面内轨迹规划设计，然后通过一定的映射方法将平面内设计好的特征轨迹映射到所要加工的柱面上，该方法一是需要对柱面上所要加工的特征进行平面转换，平面内特征轨迹规划，当特征较为复杂时平面转换过程较为复杂；二是该文献所加工的柱面特征径向深度是固定的，只在柱面的轴向进行了简单的幅值波动，无法满足复杂柱面特征的需要。

为了满足加工更为复杂柱面特征的需求，使得柱面上的加工特征不再局限于加工柱面部分表面，以及将柱面所加工特征的尺寸变化不在局限在工件轴向，本发明提出了一种正弦柱面超精密车削螺旋刀具轨迹生成方法。

发明内容

本发明提供一种正弦柱面超精密车削螺旋刀具轨迹生成方法，以解决现有加工方法无法满足加工复杂柱面特征的问题，有助于提高类似柱面加工效率，有效的提高了类似柱面的加工精度。

本发明采取的技术方案是，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。

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