[发明专利]基于多轴联动的大离轴量非球面磨削刀具路径规划方法

权利要求书

1.基于多轴联动的大离轴量非球面磨削刀具路径规划方法，其特征在于，将镜坯置于机床转台上，并使镜坯与转台中心点相切，然后连接切点与镜坯圆心，在该条半径的方向上，以待加工的离轴量为距离，确定待加工非球面工件的坐标系原点，再以待加工非球面工件坐标原点为圆心，将待加工非球面工件表面划分为数个半径不等的同心弧，并将这些弧形以S状首尾相连，作为待加工非球面工件表面加工轨迹，非球面上的圆弧为原点为O’的同心圆弧，以离轴非球面的最低点作为起始点，采用S型路线进行进给，并通过多轴联动的手段，使每一条弧线均在加工中位于同一高度，确定加工步长和行距；再通过加工精度要求，确定加工步距与每条加工轨迹之间的行距，对待加工非球面工件表面的S型加工轨迹进行离散化，在离散化中，通过砂轮截面圆半径、非球面参数以及面型精度加工要求计算出离散点之间的最大误差ξ，得到加工点S(x_i,y_i,z_i)；计算砂轮对于加工点的包络线，完成磨削中的整个路径规划；

计算砂轮对于加工点的包络线具体为：

首先，在加工点S(x_i,y_i,z_i)时，砂轮的刀位点应位于S点母线方向的法向量上，然后，将刀位点T同样以“S”状首尾相连，即可规划完成整个离轴非球面的加工路径；最后，在离轴非球面加工完之后，再将其切割成正六边形，以满足离轴非球面的拼接装配需求。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设转台中心点为机床坐标系的原点，使工件边缘与转台坐标系原点相切，并沿切点的法方向，以离轴量为长度，确定待加工非球面工件坐标系原点。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，设待加工非球面工件坐标系的原点为理论回转中心点O’，得到机床坐标系OXYZ和工件坐标系O’X’Y’Z’之间的关系为：

O'X'Y'Z'＝OXYZ-[0,d,0,0]

其中，O为转台中心，d为工件离轴量。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，加工步长为两个连续刀位点之间的距离，第i段刀具路径长度L_i为：

其中，ρ_i为第i个刀具接触点处的曲率半径，δ为允许的最大弦偏差。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，行距为两条连续切削行之间的距离，最大允许误差ξ为：

ξ＝R-K

K²＝(ρ_v-R)²+R²-2(ρ_v-R)Rcosγ

其中，R为砂轮半径，ρ_v为行距方向曲率半径。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，刀位点T坐标为：

其中，R为砂轮半径，即为母线上点x_i、y_i处的切线斜率。