數(shù)控研拋中的進退刀路徑規(guī)劃方法
【專利摘要】數(shù)控研拋中進退刀路徑的規(guī)劃方法，涉及一種研磨拋光的路徑規(guī)劃方法，解決現(xiàn)有研拋過程中研拋工具采用直線進退刀方式而出現(xiàn)進退刀痕跡的問題。數(shù)控研拋中的進退刀路徑規(guī)劃方法包括：首先，計算有效研拋路徑的起點和終點以及歸一化方向矢量；然后，根據(jù)給定安全高度值及進退刀速度計算進退刀總時間以及進退刀路徑第二安全高度位置矢量；進一步地，計算螺旋進退刀路徑的所有刀位點位置矢量及方向矢量；進一步地，調(diào)整進退刀螺旋路徑與有效拋光路徑的方向使二者保持一致；最后，計算第1安全高度的位置矢量。本發(fā)明適用于數(shù)控研磨拋光領(lǐng)域，可以避免研拋模與被加工件局部接觸造成的去除不均勻，有利于避免進退刀印跡。
【專利說明】數(shù)控研拋中的進退刀路徑規(guī)劃方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種研磨拋光的路徑規(guī)劃方法，尤其涉及到一種數(shù)控研磨拋光中研拋 工具進退刀的螺旋路徑規(guī)劃方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 數(shù)控研磨拋光是一種獲得高精度表面質(zhì)量的加工工序，其中研拋工具的路徑規(guī)劃 是整個加工過程中的一項關(guān)鍵技術(shù)。研拋工具的路徑主要由有效加工路徑及研拋工具的進 退刀路徑兩部分構(gòu)成。有效加工路徑是實現(xiàn)材料確定性去除的路徑，目前常用的有效加工 路徑有螺旋線路徑、光柵掃描路徑以及偽隨機路徑等。進退刀路徑是指在研拋開始或結(jié)束 階段，研拋工具接近或離開被加工表面進而開始或結(jié)束表面研拋過程的路徑。通常為了實 現(xiàn)材料的去除研拋工具需要通過某種方式對工件表面施加一定的壓力。另外，研拋工具需 要以一定的轉(zhuǎn)速進行旋轉(zhuǎn)同時以一定的進給速度相對被加工表面移動。目前，有效研拋路 徑為螺旋線路徑的情形是研拋工具自轉(zhuǎn)的同時沿直線逼近被加工表面，進刀完成后研拋工 具自轉(zhuǎn)的同時按螺旋路徑相對于工件移動。退刀過程與此過程剛好相反。對于整個拋光過 程的基本要求是拋光模能夠與被加工面時刻保持吻合，以保證拋光模各點對于材料的去除 能夠很好地均化，避免殘留明顯的劃痕等表面缺陷。
[0003] 但是，由于研拋工具本身的制造誤差、裝配誤差以及工件的安裝誤差等原因，研拋 工具在接近或離開被加工表面時拋光模部分區(qū)域不能與被拋光面很好地吻合，拋光模個別 區(qū)域首先與被加工面貼合。由于這種不一致的貼合導(dǎo)致拋光模個別區(qū)域在進退刀過程中首 先產(chǎn)生了材料去除。這種問題的存在造成磨頭在進刀點或退刀點去除量不均勻，從而在工 件表面殘留環(huán)形的進退刀痕跡影響整個面的質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為解決現(xiàn)有研拋過程中研拋工具采用直線進退刀方式而出現(xiàn)進退刀痕跡 的問題，提供了一種數(shù)控研拋中的進退刀路徑規(guī)劃方法。
[0005] 數(shù)控研拋中的進退刀路徑規(guī)劃方法，該方法由以下步驟實現(xiàn)：
[0006] 步驟一、確定有效加工路徑的端點Ps (X，y, z)，端點Ps (X，y, z)處的歸一化方向矢 量，并計算所述端點Ps(x, y, z)方向矢量的方向角a以及端點Ps(x, y, z)對應(yīng) 的極徑P和極角0 s ;
[0007] 步驟二、根據(jù)第二安全高度值h"以及螺旋進退刀速度V計算進退刀時間T，并根 據(jù)工件轉(zhuǎn)動的角速度《計算進退刀過程中轉(zhuǎn)動的總角度
[0008] 步驟三、根據(jù)設(shè)置的微弧段長度lt，步驟一中獲得的端點Ps(x，y，z)對應(yīng)的極徑 P，計算微弧段對應(yīng)的角度穴，并計算螺旋進退刀路徑刀位點數(shù)n以及每段微弧對應(yīng)的時 間間隔T，T = T/n ;
[0009] 步驟四、根據(jù)步驟一獲得的端點Ps (x，y，z)對應(yīng)的極徑P、極角0S、方向角a， 步驟二中的進退刀速度V，計算螺旋進退刀路徑的刀位APi(x，y，z)位置以及刀位點 Pi (x，y，z)對應(yīng)的方向矢量i〇，j,4，分別用公式一和公式二表示為：

【權(quán)利要求】
1.數(shù)控研拋中的進退刀路徑規(guī)劃方法，用于實現(xiàn)數(shù)控研拋過程中研拋工具的進刀路徑 及退刀路徑的規(guī)劃，其特征是，該方法包括下列步驟： 步驟一、確定有效加工路徑的端點Ps(x,y,z)，端點Ps(x,y,z)處的歸一化方向矢量 虼(^,_：^：：)1并計算所述端點？;3(1，7,2)方向矢量的方向角€[以及端點？ ;3(1，7,2)對應(yīng)的 極徑P和極角0s ; 步驟二、根據(jù)第二安全高度值h"以及螺旋進退刀速度v計算進退刀時間T，并根據(jù)工 件轉(zhuǎn)動的角速度《計算進退刀過程中轉(zhuǎn)動的總角度-I 步驟三、根據(jù)設(shè)置的微弧段長度lt，步驟一中獲得的端點Ps (x，y，z)對應(yīng)的極徑P，計 算微弧段對應(yīng)的角度A<并計算螺旋進退刀路徑刀位點數(shù)n以及每段微弧對應(yīng)的時間間隔 t,X=T/n； 步驟四、根據(jù)步驟一獲得的端點Ps(x，y，z)對應(yīng)的極徑P、極角9s、方向角a，步驟二 中的進退刀速度V,計算螺旋進退刀路徑的刀位點Pi(X，y,z)位置以及刀位點Pi(X，y,z)對 應(yīng)的方向矢量，分別用公式一和公式二表不為： 公式-
式中，t= (i+1)t，i為大于等于1小于等于n的正整數(shù)，t為刀位點對應(yīng)的時間，0=cot; 公式二、
式中，esx、esy、esz分別為端點對應(yīng)的方向矢量的x、y、z方向分量，eix、eiy、 eiz分別為刀位點對應(yīng)的方向矢量的x、y、z方向分量； 步驟五、將螺旋進退刀路徑的終點Pn(x，y，z)記為第二安全高度位置P"，根據(jù)有效加 工路徑的螺旋方向?qū)M刀或退刀螺旋路徑進行方向調(diào)整；并根據(jù)第二安全高度位置P"以 及對應(yīng)的方向矢量e" (x，y，z)計算第一安全高度位置P'，完成進退刀路徑的規(guī)劃。
【文檔編號】G05B19/19GK104407569SQ201410572142
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】劉健, 王紹治, 隋永新, 楊懷江, 張春雷 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所