本發(fā)明涉及擺線參數(shù)分析，具體涉及擺線旋分加工的參數(shù)分析與驗(yàn)證方法。

背景技術(shù)：

1、目前，國(guó)內(nèi)偶多邊形和端面直槽類工件的傳統(tǒng)加工方法是通過銑床、刨床等機(jī)床進(jìn)行加工，加工過程中包含空行程等非連續(xù)運(yùn)動(dòng)，例如，立式銑床在完成一個(gè)切削位置的工作后，往往需要移動(dòng)到另一個(gè)位置繼續(xù)進(jìn)行工作，這個(gè)移動(dòng)過程不涉及材料去除，導(dǎo)致生產(chǎn)效率和加工精度不理想。

2、擺線旋分加工是利用擺線軌跡將非連續(xù)加工轉(zhuǎn)變成連續(xù)加工的方法，可有效提高生產(chǎn)效率和加工精度。但擺線旋分加工機(jī)床的專用性較強(qiáng)不利于推廣，若獲取擺線各參數(shù)對(duì)擺線形狀的影響，則能夠有效的擴(kuò)大擺線旋分機(jī)床的應(yīng)用范圍，提高擺線旋分加工通用性，因此有必要對(duì)擺線旋分加工的擺線各參數(shù)進(jìn)行分析。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提供一種擺線旋分加工的參數(shù)分析與驗(yàn)證方法，用于分析擺線各參數(shù)對(duì)擺線形狀的影響，以擴(kuò)大擺線旋分機(jī)床的應(yīng)用范圍。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：擺線旋分加工的參數(shù)分析與驗(yàn)證方法，包括如下步驟：

3、建立擺線加工過程中的切削點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡公式；

4、基于切削點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡公式獲取擬分析的影響參數(shù)；

5、在擬分析的影響參數(shù)中至少選取一項(xiàng)取變量，其余擬分析的影響參數(shù)取定值，獲取至少兩組擺線軌跡；

6、通過驗(yàn)證單元對(duì)擺線軌跡的有效性進(jìn)行驗(yàn)證；

7、在擺線軌跡的有效性驗(yàn)證通過后，對(duì)比擺線軌跡，獲取擬分析的影響參數(shù)對(duì)擺線形狀的影響。

8、進(jìn)一步，切削點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡公式為：

9、；

10、；

11、其中，為擺線基圓半徑，為發(fā)生圓半徑，為發(fā)生圓公轉(zhuǎn)角，為切削點(diǎn)到發(fā)生圓圓心的距離，為發(fā)生圓自轉(zhuǎn)角，為擺線發(fā)生的初始角；

12、對(duì)應(yīng)的擬分析的影響參數(shù)為：擺線基圓半徑、發(fā)生圓半徑、發(fā)生圓公轉(zhuǎn)角、切削點(diǎn)到發(fā)生圓圓心的距離、發(fā)生圓自轉(zhuǎn)角和擺線發(fā)生的初始角。

13、進(jìn)一步，當(dāng)發(fā)生圓公轉(zhuǎn)角取變量時(shí)，基于運(yùn)動(dòng)軌跡公式，發(fā)生圓自轉(zhuǎn)角隨發(fā)生圓公轉(zhuǎn)角變化；擺線基圓半徑、發(fā)生圓半徑、切削點(diǎn)到發(fā)生圓圓心的距離和擺線發(fā)生的初始角取定值；

14、獲取至少兩組不同發(fā)生圓公轉(zhuǎn)角取值下的擺線軌跡，并在擺線軌跡的有效性驗(yàn)證通過后，對(duì)比不同發(fā)生圓公轉(zhuǎn)角取值下的擺線軌跡，獲取發(fā)生圓公轉(zhuǎn)角和發(fā)生圓自轉(zhuǎn)角對(duì)擺線形狀的影響。

15、進(jìn)一步，擺線發(fā)生的初始角用于調(diào)整刀軸和工件在圓周方向的相對(duì)位置；當(dāng)擺線發(fā)生的初始角取定值時(shí)，擺線基圓半徑、發(fā)生圓半徑、發(fā)生圓公轉(zhuǎn)角和切削點(diǎn)到發(fā)生圓圓心的距離取定值；

16、獲取至少兩組不同擺線發(fā)生的初始角取值下的擺線軌跡，并在擺線軌跡的有效性驗(yàn)證通過后，對(duì)比不同擺線發(fā)生的初始角取值下的擺線軌跡，獲取擺線發(fā)生的初始角對(duì)擺線形狀的影響。

17、進(jìn)一步，當(dāng)切削點(diǎn)到發(fā)生圓圓心的距離取變量時(shí)，切削點(diǎn)到發(fā)生圓圓心的距離的取值為，為任意有理數(shù)，擺線基圓半徑、發(fā)生圓半徑、發(fā)生圓公轉(zhuǎn)角和擺線發(fā)生的初始角取定值；

18、獲取至少兩組不同切削點(diǎn)到發(fā)生圓圓心的距離取值下的擺線軌跡，并在擺線軌跡的有效性驗(yàn)證通過后，對(duì)比不同切削點(diǎn)到發(fā)生圓圓心的距離取值下的擺線軌跡，獲取切削點(diǎn)到發(fā)生圓圓心的距離對(duì)擺線形狀的影響。

19、進(jìn)一步，當(dāng)擺線基圓半徑和發(fā)生圓半徑取變量時(shí)，發(fā)生圓公轉(zhuǎn)角、切削點(diǎn)到發(fā)生圓圓心的距離、發(fā)生圓自轉(zhuǎn)角和擺線發(fā)生的初始角取定值；

20、獲取至少兩組不同擺線基圓半徑和發(fā)生圓半徑取值下的擺線軌跡，并在擺線軌跡的有效性驗(yàn)證通過后，對(duì)比不同擺線基圓半徑和發(fā)生圓半徑取值下的擺線軌跡，獲取擺線基圓半徑和發(fā)生圓半徑對(duì)擺線形狀的影響。

21、采用上述方案有以下有益效果：

22、1、本方案，基于擺線旋分加工原理，其是由兩個(gè)伺服主軸分別驅(qū)動(dòng)工件和刀具分別以一定的轉(zhuǎn)速同步旋轉(zhuǎn)，使切削點(diǎn)按擺線軌跡運(yùn)動(dòng)，由此建立關(guān)于切削點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡公式，從中能夠獲取到擺線旋分加工過程中的影響參數(shù)，分別取其中關(guān)聯(lián)或不關(guān)聯(lián)的影響參數(shù)取變量，其余影響參數(shù)取定值。從而獲取各影響參數(shù)對(duì)擺線旋分加工中擺線形狀的影響，基于此明確擺線旋分加工中的重要影響參數(shù)。相較于現(xiàn)有的擺線旋分機(jī)床，能夠擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，提高擺線旋分加工通用性。

23、2、本方案，在模擬生成的擺線軌跡基礎(chǔ)上，對(duì)擺線軌跡的有效性進(jìn)行驗(yàn)證，以驗(yàn)證參數(shù)不同取值時(shí)實(shí)際加工場(chǎng)景下擺線形狀變化情況，相較于僅借助模型或模擬軟件分析擺線形狀影響參數(shù)，能夠更加真實(shí)的獲取各參數(shù)在實(shí)際加工場(chǎng)景下對(duì)擺線形狀的影響。

24、3、本方案，能夠明確影響擺線形狀和加工過程的關(guān)鍵參數(shù)，以調(diào)節(jié)相應(yīng)的參數(shù)，使現(xiàn)有擺線旋分機(jī)床適用更多的工件加工場(chǎng)景，在保證加工效率的前提下，可以提高偶多邊形及端面槽類和奇多邊形類零件的加工精度。

25、進(jìn)一步，驗(yàn)證單元包括數(shù)據(jù)采集模塊、驗(yàn)證機(jī)構(gòu)、第一驗(yàn)證模塊和主控模塊；

26、數(shù)據(jù)采集模塊用于對(duì)擬分析的影響參數(shù)中選取的項(xiàng)所取變量以及其余擬分析的影響參數(shù)所取定值進(jìn)行采集，并基于切削點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡公式獲取與所取變量和所取定值組數(shù)對(duì)應(yīng)的擺線軌跡；

27、驗(yàn)證機(jī)構(gòu)包括底座，底座上設(shè)置有y軸滑臺(tái)，底座上還設(shè)置有驅(qū)動(dòng)y軸滑臺(tái)運(yùn)行的y軸伺服電機(jī)，y軸滑臺(tái)上設(shè)置有y軸托板；y軸托板上設(shè)置有x軸滑臺(tái)，y軸托板上還設(shè)置有驅(qū)動(dòng)x軸滑臺(tái)運(yùn)行的x軸伺服電機(jī)，x軸滑臺(tái)上設(shè)置有x軸托板；x軸托板上設(shè)置支撐架，支撐架之間轉(zhuǎn)動(dòng)連接有工作臺(tái)，工作臺(tái)中部開設(shè)有工作孔，且工作孔內(nèi)套接有工作套，工作套內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)連接有用于固定工件的卡盤，支撐架上設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的第一角度伺服電機(jī)，工作臺(tái)上設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)卡盤轉(zhuǎn)動(dòng)的第二角度伺服電機(jī)；底座上還固定連接有立柱，立柱側(cè)面設(shè)置有z軸滑臺(tái)，立柱側(cè)面還設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)z軸滑臺(tái)運(yùn)行的z軸伺服電機(jī)，z軸滑臺(tái)上設(shè)置有主軸箱，主軸箱遠(yuǎn)離z軸滑臺(tái)一端設(shè)置有用于固定刀具的主軸，主軸箱頂部設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)主軸運(yùn)行的減速電機(jī)；

28、第一驗(yàn)證模塊包括設(shè)置于y軸伺服電機(jī)、x軸伺服電機(jī)、z軸伺服電機(jī)、第一角度伺服電機(jī)和第二角度伺服電機(jī)輸出軸處的第一角位傳感器；

29、主控模塊用于生成工件加工信息并將影響參數(shù)所取的變量或定值作為刀具運(yùn)行信息，基于工件加工信息和刀具運(yùn)行信息控制y軸伺服電機(jī)、x軸伺服電機(jī)、z軸伺服電機(jī)、第一角度伺服電機(jī)和第二角度伺服電機(jī)運(yùn)行，并獲取各第一角位傳感器所采集的角度信息，基于第一角位傳感器采集的角度信息輸出驗(yàn)證軌跡，對(duì)比驗(yàn)證軌跡與擺線軌跡輸出第一驗(yàn)證結(jié)果。

30、進(jìn)一步，卡盤包括卡盤體和滑動(dòng)連接于卡盤體上的卡爪，卡盤體側(cè)壁固定連接有用于驅(qū)動(dòng)卡爪滑動(dòng)的卡合電機(jī)，卡合電機(jī)的輸出軸處設(shè)置有第二角位傳感器；

31、驗(yàn)證單元還包括第二驗(yàn)證模塊；第二驗(yàn)證模塊包括若干接電模塊和各卡爪靠近卡盤體中心一端設(shè)置的驗(yàn)證觸點(diǎn)，驗(yàn)證觸點(diǎn)由導(dǎo)電材料制成且為伸縮結(jié)構(gòu)，初始狀態(tài)下驗(yàn)證觸點(diǎn)端部延伸至卡爪外，同一卡爪上的驗(yàn)證觸點(diǎn)電連接于同一接電模塊，各卡爪靠近卡盤體中心一端設(shè)置有第一壓力傳感器，卡合電機(jī)、第二角位傳感器、接電模塊和第一壓力傳感器均與主控模塊電連接；

32、主控模塊用于接收第一壓力傳感器采集的壓力信號(hào)并控制卡合電機(jī)運(yùn)行，在第一壓力傳感器采集的壓力信號(hào)滿足預(yù)設(shè)值時(shí)，基于第二角位傳感器采集的角度信息輸出卡爪間的距離；并在控制y軸伺服電機(jī)、x軸伺服電機(jī)、z軸伺服電機(jī)、第一角度伺服電機(jī)和第二角度伺服電機(jī)運(yùn)行同時(shí)控制接電模塊切換不同的驗(yàn)證觸點(diǎn)與主控模塊電連接，基于與主控模塊電連接的驗(yàn)證觸點(diǎn)檢測(cè)工件電阻值實(shí)時(shí)變化量，基于驗(yàn)證軌跡獲取加工區(qū)域的截面信息，基于加工區(qū)域的截面信息獲取各驗(yàn)證觸點(diǎn)之間的工件截面面積，基于卡爪間的距離、驗(yàn)證觸點(diǎn)之間的工件電阻值實(shí)時(shí)變化量以及驗(yàn)證觸點(diǎn)之間的工件截面面積計(jì)算工件的實(shí)際實(shí)時(shí)損失量，基于擺線軌跡獲取工件的實(shí)時(shí)損失量，對(duì)比和輸出第二驗(yàn)證結(jié)果。

33、進(jìn)一步，實(shí)際實(shí)時(shí)損失量的計(jì)算公式如下：

34、；

35、式中，為工件電阻值實(shí)時(shí)變化量，為驗(yàn)證觸點(diǎn)之間的工件截面面積，為卡爪間的距離，為工件的電阻率；基于驗(yàn)證加工的工件材料變化而改變。

36、進(jìn)一步，驗(yàn)證單元還包括第三驗(yàn)證模塊，第三驗(yàn)證模塊包括若干固定連接于卡盤體表面的質(zhì)量傳感器，質(zhì)量傳感器與主控模塊電連接，質(zhì)量傳感器用于檢測(cè)驗(yàn)證加工的工件的多個(gè)時(shí)刻的實(shí)際質(zhì)量，基于工件的實(shí)時(shí)損失量，通過如下公式計(jì)算驗(yàn)證加工的工件的多個(gè)時(shí)刻的質(zhì)量：

37、；

38、式中，為驗(yàn)證加工的工件的初始質(zhì)量，為驗(yàn)證加工的工件的密度；

39、對(duì)比和輸出第三驗(yàn)證結(jié)果。

40、采用上述方案有以下有益效果：

41、1、本方案，相較于傳統(tǒng)的軌跡驗(yàn)證方法，能夠在驗(yàn)證工件加工過程中對(duì)實(shí)際的擺線軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)獲取，基于實(shí)時(shí)獲取的實(shí)際擺線軌跡（驗(yàn)證軌跡）與軟件或公式等模擬輸出的擺線軌跡對(duì)比，能夠?qū)浖蚬降饶M輸出的擺線軌跡的有效性進(jìn)行驗(yàn)證，從而更加準(zhǔn)確地獲取各參數(shù)對(duì)擺線形狀的影響情況。

42、2、本方案，基于所設(shè)定的變量和定值獲得的擺線軌跡，能夠獲取到對(duì)驗(yàn)證工件加工的整個(gè)時(shí)段工件的加工區(qū)域截面變化情況，并運(yùn)算出驗(yàn)證工件在擺線旋分加工技術(shù)下預(yù)估切削掉的金屬量；通過在驗(yàn)證工件加工過程中對(duì)驗(yàn)證工件的實(shí)際電阻變化進(jìn)行獲取，基于實(shí)際電阻變化能夠通過公式推導(dǎo)計(jì)算出驗(yàn)證工件在擺線旋分加工技術(shù)下實(shí)際切削掉的金屬量；將預(yù)估切削掉的金屬量與實(shí)際切削掉的金屬量比對(duì)，即能夠反映出當(dāng)前時(shí)段的實(shí)際擺線軌跡與軟件或公式等模擬輸出的擺線軌跡的匹配度，進(jìn)一步準(zhǔn)確地獲取各參數(shù)對(duì)擺線形狀的影響情況。

43、3、本方案，在基于擺線旋分加工技術(shù)下切削掉的金屬量對(duì)比基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引入對(duì)驗(yàn)證工件的質(zhì)量檢測(cè)驗(yàn)證，與擺線旋分加工技術(shù)下切削掉的金屬量變化類似，擺線旋分加工技術(shù)下切削后的驗(yàn)證工件質(zhì)量實(shí)時(shí)變化，基于整個(gè)加工時(shí)段預(yù)估的質(zhì)量變化與實(shí)際的質(zhì)量變化對(duì)比，即能夠反映出當(dāng)前時(shí)段的實(shí)際擺線軌跡與軟件或公式等模擬輸出的擺線軌跡的匹配度，進(jìn)一步準(zhǔn)確地獲取各參數(shù)對(duì)擺線形狀的影響情況。

44、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。