申请/专利权人：大连理工大学

申请日：2022-01-29

公开（公告）日：2024-01-05

公开（公告）号：CN114578760B

主分类号：G05B19/4097

分类号：G05B19/4097

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.01.05#授权;2022.06.21#实质审查的生效;2022.06.03#公开

摘要：一种针对直刃尖刀超声切削的后处理方法，它涉及一种新型刀具加工的后处理方法。本发明的目的是为了解决直刃尖刀在超声切削曲面零件时，无法直接在CAM软件中进行数控编程以及无对应后处理软件使用的问题。本发明具有以下步骤：S1、采用平头铣刀对零件进行五轴数控编程；S2、进行刀位点和刀轴矢量的转换；S3、计算机床X、Y、Z、A、C坐标值；S4、计算直刃尖刀旋转角H。本发明可用于各类型蜂窝芯材料的超声切削加工，解决了直刃尖刀无法加工曲面零件的应用难题，拓宽了直刃尖刀的应用范围，从而大幅提升了零件的加工效率。

主权项：1.一种针对直刃尖刀超声切削的后处理方法，其特征在于，具有如下步骤：S1、采用平头铣刀对零件进行五轴数控编程，并得到相应的刀位文件；S2、从刀位文件中获取平头铣刀的刀位点和刀轴矢量，基于此进行待编程直刃尖刀的刀位点和刀轴矢量的转换，并计算直刃尖刀的实时刀面矢量；S3、基于直刃尖刀信息计算机床X、Y、Z、A、C坐标值；S4、基于直刃尖刀旋转A角和C角时的旋转矩阵，获取旋转后的刀面矢量，基于旋转后的刀面矢量和实时刀面矢量的关系进行直刃尖刀旋转角的计算；所述步骤S2具体包括如下步骤：获取的刀位文件中记载的平头铣刀在每个刀位点处产生的对应的刀位点ox,y,z和刀轴矢量ti,j,k；每相邻两刀位点的连线构成一个切线矢量，记为r；令刀轴矢量与切线矢量进行叉乘，可得平头铣刀中性面的法向量，也即直刃尖刀的刀面矢量，记为w，其计算公式为：w＝t×r；平头铣刀的刀轴矢量t即为直刃尖刀的刀刃矢量，将t绕着刀尖处的刀面矢量w旋转θ角，可得直刃尖刀的刀轴矢量T，即T＝R·t，其中，R为旋转矩阵，w’为w的单位向量，记坐标值为a,b,c，对刀轴矢量和旋转矩阵分别进行齐次化：t＝ijk0T和T＝i'j'k'0T； 将铣刀底面中心D沿刀面矢量w平移半径e可得直刃尖刀刀刃点E，即E＝D+ew'，借助右手螺旋定则可得O点处刀具底部刃口的方向矢量G，再将点E沿方向矢量G平移距离d便可得刀位点O，即G＝T×w和O＝E+dG'；其中，e为所述平头铣刀的底面半径，θ为所述直刃尖刀的刀尖半角，d为底部刃口半长；所述步骤S3具体包括如下步骤：分别建立AC双摆头五轴数控机床的机床坐标系，记为OMXMYMZM,MCS、工件坐标系，记为OWXWYWZW,WCS和刀具坐标系，记为OTXTYTZT,TCS，同时，将参考坐标系原点放在AC双摆头的旋转中心处，即参考坐标系，ORXRYRZR,RCS和旋转中心坐标系OPXPYPZP,PCS相重合，设刀具中心点OT到摆头旋转中心OP的轴线距离为L，即刀具摆长为L，起始状态时，TCS和WCS相重合，且在RCS中刀具的刀位点和刀轴矢量可用齐次坐标表示为：P＝00-L1T和Q＝0010T；当机床运动指令为X，Y，Z，A，C时，MCS、RCS和WCS均保持不动，旋转中心坐标系将在三个主矢量方向上分别平移X、Y、Z，同时，双摆头也会带动刀具绕旋转中心分别转过A角和C角，可得平移矩阵和直刃尖刀旋转A角和C角时的旋转矩阵分别为： 和在机床运动时，RCS相对WCS的距离始终为L，故其平移矩阵为： 在WCS中刀具的刀位点和刀轴矢量可用齐次坐标表示为：PW＝xyz1T和QW＝ijk0T由运动关系可知，总变换矩阵为：PW，QW＝TS·RA·RC·TL·P，Q联立上述各式可得机床的运动控制命令为： 所述步骤S4中，计算直刃尖刀旋转角H的具体计算过程如下：对起始刀面矢量进行齐次化：w0＝1000T，直刃尖刀在起始状态下旋转A角和C角后的刀面矢量为：w'＝RA·RC·w0，旋转后的刀面矢量与实时刀面矢量的夹角即为所求直刃尖刀旋转角H，其中：

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