專利名稱：一種銑削加工工件誤差的分度補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)控銑削加工領(lǐng)域，特別涉及數(shù)控銑削加工中刀具磨損引起的工件加工誤差補(bǔ)償問題。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，對零件加工精度的要求越來越高。而在實際的銑削加工過程中，由于受各種因素的影響不可避免地會產(chǎn)生加工誤差。加工誤差是影響工件加工質(zhì)量非常重要的因素，會使工件加工精度明顯降低，過大的加工誤差甚至?xí)斐闪慵髲U，嚴(yán)重影響加工效率和效益。提出有效的誤差補(bǔ)償方法是提高工件加工質(zhì)量的關(guān)鍵。目前，對數(shù)控銑削加工過程中產(chǎn)生的加工誤差的補(bǔ)償主要采用兩種方式在線補(bǔ)償和離線補(bǔ)償。在線補(bǔ)償是通過在加工過程中實時監(jiān)測機(jī)床加工位置，出現(xiàn)偏差則實時進(jìn)行補(bǔ)償?shù)囊环N方法。在線補(bǔ)償需要特定的硬件設(shè)備，對傳感器要求比較高，在計算中需要實時處理大量數(shù)據(jù)，并且對傳感器測量位置的要求也很高，這中間還需要一些對傳感器優(yōu)化的過程， 因此，在線補(bǔ)償?shù)募庸こ杀据^高。另外，在實時補(bǔ)償?shù)倪^程中，需要根據(jù)監(jiān)測的信號對加工過程進(jìn)行調(diào)整，甚至?xí)和＜庸ぃ瑢庸ば室灿幸欢ㄓ绊?。與在線補(bǔ)償?shù)姆椒ㄏ啾?，加工誤差離線補(bǔ)償不影響加工過程，可以根據(jù)預(yù)先建立的加工誤差模型提前對加工過程中產(chǎn)生的誤差進(jìn)行預(yù)測，在實際加工前確定補(bǔ)償方法，對各個因素產(chǎn)生的加工誤差進(jìn)行補(bǔ)償，提高加工效率，并降低生產(chǎn)成本?，F(xiàn)有的離線補(bǔ)償研究有的只是說明了補(bǔ)償?shù)睦碚摽尚行裕趯嶋H加工中如何實現(xiàn)補(bǔ)償沒有給出具體的補(bǔ)償手段；有的只是進(jìn)行了局部加工工藝的優(yōu)化，加工過程中實際補(bǔ)償效果難以預(yù)計，有待進(jìn)一步改進(jìn)；有的雖然介紹了較為詳細(xì)的方法，但涉及到的補(bǔ)償算法復(fù)雜，應(yīng)用到實際加工中比較困難。如何實現(xiàn)較為有效且易操作實現(xiàn)的誤差補(bǔ)償方法亟待解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于提供一種銑削加工工件誤差的分度補(bǔ)償方法，其可解決銑削加工過程中刀具磨損引起的加工誤差的補(bǔ)償問題。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是一種銑削加工工件誤差的分度補(bǔ)償方法，包括如下步驟(I)在球頭銑刀刀具磨損模型的基礎(chǔ)上，分析磨損后球頭銑刀切削刃外輪廓刃線的變化情況，建立基于刀具磨損的加工誤差模型，從而獲得工件加工表面上各個位置處隨時間變化的加工誤差曲線；(2)根據(jù)實際加工的工件要求的精度域，以該精度域的整數(shù)倍為分度作一系列平行于基軸的直線，將加工誤差曲線劃分為多個部分，這些直線與誤差曲線相交得到一系列交點，將兩兩相鄰的交點用直線段連接，得到一系列逼近誤差曲線的直線段，作為分度補(bǔ)償法確定加工誤差補(bǔ)償值的依據(jù)；(3)將前述逼近誤差曲線的直線段沿基軸方向進(jìn)行對稱，得到與各個原分度直線段對稱的直線段，該直線段上各個點的坐標(biāo)值即為對應(yīng)的工件上該點需要補(bǔ)償?shù)闹?，通過將刀具中心的走刀軌跡按照該補(bǔ)償值進(jìn)行反向偏移，即能夠補(bǔ)償銑削加工過程中由刀具磨損產(chǎn)生的加工誤差；(4)依據(jù)之前確定的對稱后的分段直線來對刀具中心進(jìn)行偏移，在各個分段直線上選定一個域度，以各個域度來劃分各個直線段，得到對應(yīng)的該位置處的補(bǔ)償數(shù)值，按照此數(shù)值來對刀具切削到該位置處的加工坐標(biāo)進(jìn)行修改；(5)設(shè)定加工時刀具沿X軸方向進(jìn)給，補(bǔ)償Y方向的加工誤差時，用分解后的Y向的加工誤差分量作出Y方向的加工誤差變化曲線，再重復(fù)步驟(2) - (4)，確定該方向上需要補(bǔ)償?shù)恼`差值，對刀具中心的加工坐標(biāo)進(jìn)行修改；(6)對Z向的加工誤差進(jìn)行補(bǔ)償，用分解后的Z方向的加工誤差分量作出Z方向的加工誤差變化曲線，再重復(fù)步驟(2)-(4)，確定該方向上需要補(bǔ)償?shù)恼`差值，對刀具中心的加工坐標(biāo)進(jìn)行修改。上述步驟(I)中，假設(shè)磨損后切削刃外輪廓上的切削微元由P變?yōu)镻'，P'對應(yīng)的位置角^處磨損后的切削刃上點的坐標(biāo)表示為(K/0，蜞的)，該位置角處于法線方向上，未磨損時切削刃上點的坐標(biāo)為(^0Sin爐,凡(1-cos爐))，由此得到刀具磨損產(chǎn)生的在刀具位置角爐所在直線上的誤差如式(I)所示
權(quán)利要求
1.一種銑削加工工件誤差的分度補(bǔ)償方法，其特征在于包括如下步驟(1)在球頭銑刀刀具磨損模型的基礎(chǔ)上，分析磨損后球頭銑刀切削刃外輪廓刃線的變化情況，建立基于刀具磨損的加工誤差模型，從而獲得工件加工表面上各個位置處隨時間變化的加工誤差曲線；(2)根據(jù)實際加工的工件要求的精度域，以該精度域的整數(shù)倍為分度作一系列平行于基軸的直線，將加工誤差曲線劃分為多個部分，這些直線與誤差曲線相交得到一系列交點， 將兩兩相鄰的交點用直線段連接，得到一系列逼近誤差曲線的直線段，作為分度補(bǔ)償法確定加工誤差補(bǔ)償值的依據(jù)；(3)將前述逼近誤差曲線的直線段沿基軸方向進(jìn)行對稱，得到與各個原分度直線段對稱的直線段，該直線段上各個點的坐標(biāo)值即為對應(yīng)的工件上該點需要補(bǔ)償?shù)闹?，通過將刀具中心的走刀軌跡按照該補(bǔ)償值進(jìn)行反向偏移，即能夠補(bǔ)償銑削加工過程中由刀具磨損產(chǎn)生的加工誤差；(4)依據(jù)之前確定的對稱后的分段直線來對刀具中心進(jìn)行偏移，在各個分段直線上選定一個域度，以各個域度來劃分各個直線段，得到對應(yīng)的該位置處的補(bǔ)償數(shù)值，按照此數(shù)值來對刀具切削到該位置處的加工坐標(biāo)進(jìn)行修改；(5)設(shè)定加工時刀具沿X軸方向進(jìn)給，補(bǔ)償Y方向的加工誤差時，用分解后的Y向的加工誤差分量作出Y方向的加工誤差變化曲線，再重復(fù)步驟(2)-(4)，確定該方向上需要補(bǔ)償?shù)恼`差值，對刀具中心的加工坐標(biāo)進(jìn)行修改；(6)對Z向的加工誤差進(jìn)行補(bǔ)償，用分解后的Z方向的加工誤差分量作出Z方向的加工誤差變化曲線，再重復(fù)步驟(2)-(4)，確定該方向上需要補(bǔ)償?shù)恼`差值，對刀具中心的加工坐標(biāo)進(jìn)行修改。
2.如權(quán)利要求I所述的一種銑削加工工件誤差的分度補(bǔ)償方法，其特征在于所述步驟(I)中，假設(shè)磨損后切削刃外輪廓上的切削微元由P變?yōu)镻 ,Pi對應(yīng)的位置角爐處磨損后的切削刃上點的坐標(biāo)表示為(〃(句，蜞的)，該位置角處于法線方向上，未磨損時切削刃上點的坐標(biāo)為(凡sin ^, ^(I - cos的)，由此得到刀具磨損產(chǎn)生的在刀具位置角^所在直線上的誤差如式(I)所示S = R0-^R0-Kp))2+r{hf(I)對式(I)向X、Y、Z三個方向進(jìn)行分解，得到刀具磨損引起的在三個坐標(biāo)軸方向的加工分量誤差如式(2)，據(jù)此作出各個方向誤差分量的變化曲線δχ- δ sin^sin(iy/)<δγ - δ ηφοο^{ω )(2)δζ-δ cos φ其中，δ χ為X方向的加工誤差，SySY方向的加工誤差，δ ζ為Z方向的加工誤差，ω 為刀具旋轉(zhuǎn)角速度，t為銑削加工時間。
3.如權(quán)利要求I所述的一種銑削加工工件誤差的分度補(bǔ)償方法，其特征在于所述步驟(5)中，對Y向誤差進(jìn)行補(bǔ)償時，第一次走刀的補(bǔ)償值是CuU, y)，此時得到該處補(bǔ)償后的實際剩余誤差為D1 (x,y) -Cij(XjY),其中，i表示走刀次數(shù)，j表示第i次走刀里的第j個補(bǔ)償直線段，Di (X, y)表示第i次走刀的誤差數(shù)組，Cij (X, y)表示第i次走刀的第j個補(bǔ)償直線段里的補(bǔ)償值數(shù)組；第二至 i 次走刀的補(bǔ)償值是 CijU, y) = Di (x, y) +C(^1)j (x, y) +Dii^ (x, y)；其中，i = 2,3,…。
全文摘要
本發(fā)明公開一種銑削加工工件誤差的分度補(bǔ)償方法，步驟為根據(jù)球頭銑刀刀具磨損模型獲得工件加工表面上各個位置處隨時間變化的加工誤差曲線；根據(jù)工件加工精度域得到一系列逼近誤差曲線的分度直線段，作為分度補(bǔ)償法確定加工誤差補(bǔ)償值的依據(jù)；沿基軸方向進(jìn)行對稱，得到與各個原分度直線段對稱的直線段，該直線段上各個點的坐標(biāo)值即為對應(yīng)的工件上該點需要補(bǔ)償?shù)闹?；在各個分段直線上選定一個域度，劃分各個直線段，得到對應(yīng)的補(bǔ)償數(shù)值，對刀具切削到該位置處的加工坐標(biāo)進(jìn)行修改；設(shè)定加工時刀具沿X軸方向進(jìn)給，分別補(bǔ)償Y方向和Z方向的加工誤差，對刀具中心的加工坐標(biāo)進(jìn)行修改。此方法可解決銑削加工過程中刀具磨損引起的加工誤差的補(bǔ)償問題。
文檔編號B23Q23/00GK102581705SQ201210060370
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者周來水, 張臣, 郭松 申請人:南京航空航天大學(xué)