[发明专利]圆弧刃金刚石刀具精密车削高陡度非球面方法

摘要

本发明公开了一种圆弧刃金刚石刀具精密车削高陡度非球面方法，通过给定的加工指标，计算插补分段数及插补点个数，优化插补弦长，确定刀心的运动轨迹，以保证车削过程中刀具圆弧刃与工件子午剖面曲线在插补点处相切。本发明利用金刚石刀具圆弧刃与工件相切进行加工，无需B轴参与即可完成高陡度非球面的高精度加工，在不增加B轴的条件下解决了加工高精度、大陡度非球曲面的问题，避免由于增加运动B轴而引入的单轴安装和控制误差，以及多轴协调误差，同时大大降低了机床的制造成本，进而降低了高陡度非球面的加工成本。

主权项

一种圆弧刃金刚石刀具精密车削高陡度非球面方法，其特征在于所述方法步骤如下：一、插补点计算(1)假设工件子午剖面曲线端点A、B的坐标(zA,xA)、(zB,xB)为已知，将沿Z方向等分成n‑1个插补段，计算出n个插补点坐标:zi=zA-|zB-zA|n-1×ixi=f(zi),(i=1,......,n),]]>则，插补弦长的计算公式为:ΔLi=(zi+1-zi)2+(xi+1-xi)2,(i=1,......,n);]]>(2)在第i个插补直线段，作斜率为kMi＝(xi+1‑xi)/(zi+1‑zi)且与工件子午剖面曲线相切于点Mi的直线，令kMi＝x′Mi可推出每一个插补直线段的Mi点坐标(zMi,xMi)，则过点Mi的法线方程为：x=-1kMi(z-zMi)+xMi;]]>(3)过Mi点法线与第i段插补步长ΔLi相交于点Ni，则Ni点坐标计算公式为：x=-1kMi(z-zMi)+xMix=kMi(z-zi)+xi⇒(zNi,xNi);]]>(4)由Mi和Ni点的坐标可计算出第i插补段的逼近误差，计算公式为：δi=(zMi-zNi)2+(xMi-xNi)2,(i=1,......,n);]]>(5)将各个插补直线段的逼近误差δi比较后得出最大逼近误差δmax，当δmax小于要求的表面形状误差时，即可确定粗插补分段的数目n；二、插补弦长的优化在满足工件表面形状误差要求的前提下，令各个插补直线段具有相等的弦长δL＝mFT≤ΔLmin，其中，ΔLmin为ΔLi中的最小值，F(mm/min)为机床的进给速度，T(s)为插补周期，m为整数，则插补点坐标计算公式为：(xi+1-xi)2+(zi+1-zi)2=δL2xi+1=f(zi+1);]]>三、刀具运动轨迹计算假设刀具圆弧半径为rd，刀具圆弧中心点的坐标为(zdi,xdi)，过工件子午剖面曲线上插补点Pi(zi,xi)的法线交Z轴于ξi点，则刀心坐标计算公式如下：所述θi的计算公式如下：θi=arctg(xizi-ξi)]]>ξi为过Pi(zi,xi)点的法线在z轴上的截距；四、根据步骤三计算得到的刀具运动轨迹对高陡度非球面进行车削加工。