[发明专利]随动磨削刀具轨迹及圆弧拼接数控程序创成和加工方法

权利要求书

1.具有非圆轮廓曲线回转体的随动磨削刀具轨迹及其光滑圆弧拼接数控程序创成方法，其特征在于：理论刀具轨迹由进给控制曲线和基于非圆轮廓曲线叠加而成，实际刀具轨迹为采用直线段和圆弧对理论刀具轨迹进行分段拼合后得到的直线段和圆弧段组成的序列，相邻的拼合直线段与直线段、直线段与圆弧段、圆弧段与直线段及圆弧段和圆弧段拼合段之间满足一阶连续性，对于拼合得到的直线段和圆弧段序列按照数控程序格式进行格式化输出则得到相应的随动磨削刀具轨迹及其光滑圆弧拼接数控程序；

进给控制曲线由以下4个部分组成：第1部分为切线进刀部分；第2部分为螺旋进刀部分；第3部分为光磨部分；第4部分为切线退刀部分；

基于非圆轮廓曲线，采用直接基于原始的待加工非圆轮廓曲线，或者直接基于光磨阶段的随动磨削刀具轨迹进行周期性扩展的扩展曲线。

2.根据权利要求1所述的具有非圆轮廓曲线回转体的随动磨削刀具轨迹及其光滑圆弧拼接数控程序创成方法，其特征在于，所述数控程序创成方法具体包括：

第I步：进给控制曲线创成方法；

第II步：随动磨削刀具轨迹创成方法；

第III步：随动磨削刀具轨迹直线段或圆弧段分段拼合；

第IV步：随动磨削数控程序格式化输出。

3.根据权利要求2所述的具有非圆轮廓曲线回转体的随动磨削刀具轨迹及其光滑圆弧拼接数控程序创成方法，其特征在于，第I步中，构造满足一阶光滑连续函数特性的进给控制曲线；对于非圆随动磨削进给控制曲线，其横坐标为工件的转角，纵坐标为砂轮中心距离工件中心的距离，进给控制曲线由直线段、圆弧段、椭圆弧段及正、余弦段中一种或多种组合实现。

4.根据权利要求3所述的具有非圆轮廓曲线回转体的随动磨削刀具轨迹及其光滑圆弧拼接数控程序创成方法，其特征在于：当非圆轮廓曲线构成回转体的外轮廓时，所述4个部分之间的曲线段满足以下条件：

1)各部分之间满足一阶光滑连续，避免各部分曲线段之间的不连续性所造成的冲击；

2)螺旋进刀部分为减函数，在起点和终点满足导数等于0非圆轮廓曲线；

3)光磨部分一阶导数等于0，磨削余量为0；

4)切线进刀部分的起点纵坐标必须大于螺旋进刀部分的起点纵坐标，切线进刀部分的终点纵坐标必须等于螺旋进刀部分的起点纵坐标且两条曲线在该点拼接点的斜率相等，等于0；

5)切线退刀部分为增函数；切线退刀的起点和光磨的终点重合且在该拼接点的斜率相等，等于0，切线退刀的终点纵坐标大于其起点纵坐标；当非圆轮廓曲线构成回转体的内轮廓时，和非圆轮廓曲线构成回转体的外轮廓时的不同之处在于：螺旋进刀部分为增函数，切线进刀部分的起点纵坐标小于螺旋进刀部分的起点纵坐标，切线退刀部分的终点纵坐标小于光磨部分终点的纵坐标。

5.根据权利要求2所述的具有非圆轮廓曲线回转体的随动磨削刀具轨迹及其光滑圆弧拼接数控程序创成方法，其特征在于：第II步中，随动磨削在工件旋转多转的过程中完成，上述的进给控制曲线创成方法描述了随动磨削的工艺过程及参数，为了得到随动磨削刀具轨迹，将非圆轮廓曲线进行周期性扩展，使得其在极坐标系中和进给控制曲线具有相同的横坐标区间。

6.根据权利要求5所述的具有非圆轮廓曲线回转体的随动磨削刀具轨迹及其光滑圆弧拼接数控程序创成方法，其特征在于：将非圆轮廓曲线在极坐标系中按照进给控制曲线的横坐标区间进行周期性扩展，将扩展后的曲线和进给控制曲线叠加，叠加的方法为以横坐标为自变量两曲线纵坐标相加，得到非圆轮廓曲线的瞬时进给曲线；计算瞬时进给曲线的法矢量并计算其法向等距线，该法向等距线就是非圆随动磨削刀具轨迹。

7.根据权利要求5所述的具有非圆轮廓曲线回转体的随动磨削刀具轨迹及其光滑圆弧拼接数控程序创成方法，其特征在于：当采用计算得到的光磨阶段的随动磨削刀具轨迹作为合成刀具轨迹的输入曲线时，直接将光磨阶段的随动磨削刀具轨迹按照进给控制曲线横坐标进行周期性扩展，将扩展后的曲线和进给控制曲线进行叠加：横坐标不变，纵坐标相加，得到非圆随动磨削刀具轨迹。