1.一种多工艺参数条件下沿直线切削的残余高度预测方法,用于所采用的刀具的前刀面刀尖形状为圆形,后刀面是锥面时的加工残余高度的预测,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、输入工件加工的刀具参数及超声椭圆振动切削参数,获取振动加工参数,并根据刀具参数及超声椭圆振动切削参数判断零件表面加工情况;零件表面加工情况按照前、后刀面端点位置分为以下四类情况:情况一:前刀面端点P0、后刀面端点P1均未在Ω内;
情况二、前刀面端点P0位于Ω内,后刀面端点P1未在Ω内;
情况三、前刀面端点P0未位于Ω内,后刀面端点P1在Ω内;
情况四、前刀面端点P0、后刀面端点P1均位于Ω内;
其中,Ω为两次相邻振动轨迹与工件所形成的不考虑钝圆半径加工后的理想区域;
步骤二、对加工后的半成品或成品进行测量,通过曲面重构获取测量模型,分析获取实际加工中考虑钝圆半径加工后残余高度Rth1;
步骤三、根据加工参数获取加工轨迹的振动参数方程以及刀具前、后刀面参数方程,进而分析获取不考虑钝圆半径时残余高度Rth2。
2.如权利要求1所述的一种多工艺参数条件下沿直线切削的残余高度预测方法,其特征在于,所述步骤一中,情况一根据前角γ0,后角α0以及参数方程是否有交点细分为以下六种具体情况:
①当刀具前角γ0≥0,刀具后角α0满足 时,且前、后刀面直线参数方程无交点;t3为刀具后刀面与工件接触时刻;
②刀具前角 刀具后角α0满足 时,且前、后刀面直线参数方程无交点;t3、t4为刀具后刀面与工件接触时刻;
③刀具前角γ0≥0,刀具后角α0满足 时,且前、后刀面直线参数方程无交点;t4为相邻两次振动的交点;
④刀具前角 刀具后角α0满足 时,且前、后刀面直线参数方程有交点;t3、t4相邻两次振动相交时刻;
⑤刀具前角 刀具后角α0满足 时,且后刀面直线参数方程与刀触点振动轨迹参数方程有交点;t3、t4为相邻两次振动的交点;
⑥刀具前角 刀具后角α0满足 时,且前刀面直线参数方程与刀触点椭圆振动轨迹参数方程有交点;t3、t4为相邻两次振动的交点。
3.如权利要求2所述的一种多工艺参数条件下沿直线切削的残余高度预测方法,其特征在于,所述步骤一判断出零件表面加工情况分类为情况一时,残留物高度计算过程具体为:
(1)当步骤一判断出零件表面加工情况属于所述情况一中的具体情况①时,刀触点椭圆振动轨迹参数方程为:
其中,t的范围为:t1≤t≤t2,t3≤t≤t4;
t1时刻为刀具最低点与工件开始接触的时刻;t2,t3为刀具后刀面与工件接触时刻,此时工件残留高度值为最终表面粗糙度值;t4为刀具最低点与工件再一次接触的时刻,即下一循环的开始;
则实际考虑钝圆半径的残余高度为:其中,y2和y1分别是在t2和t1时刻的y向坐标;
(2)当步骤一判断出零件表面加工情况属于情况一中的具体情况②时,刀触点椭圆振动轨迹参数方程为:
其中,t的范围为t1≤t≤t2,t5≤t≤t6;
式中,t1时刻为刀具最低点与工件开始接触的时刻;t2为刀具前刀面参数方程与刀触点椭圆振动轨迹参数方程第一次相交的位置,此时前刀面开始挤压工件;t3、t4为刀具后刀面与工件接触时刻,此时工件残留高度最高;t5为刀具前刀面与刀触点振动轨迹第二次相交的位置此后刀具不在挤压工件,其纵坐标决定最终残留高度;t6为刀具最低点与工件再一次接触的时刻,即下一循环的开始;
刀具前刀面参数方程为:
式中,t′1为刀具前刀面与刀触点椭圆振动轨迹参数方程相切时,前刀面与振动轨迹相交的位置,其纵坐标决定最终残留高度;t′2为刀具前刀面参数方程与刀触点椭圆振动轨迹相切的位置;
则实际有挤压的残余高度,即考虑钝圆半径加工后残留物高度为:无挤压的残余高度,即不考虑钝圆半径时残留物高度为:其中y5、y4和y1分别是在t5、t4和t1时刻的y向坐标;
(3)当步骤一判断出零件加工情况属于情况一中的具体情况③时,刀触点椭圆振动轨迹参数方程为:
其中,t的范围为t1≤t≤t2,t5≤t≤t6;
式中,t1时刻为刀具最低点与工件开始接触的时刻;t2时刻为后刀面不在挤压工件时,刀具后刀面参数方程与刀触点椭圆振动轨迹相交位置;t3、t4为相邻两次振动的交点,此时残留高度最高;t5为后刀面与椭圆振动轨迹相切位置,此后后刀面不在挤压工件,该位置与t′2相对应;工件t6为刀具最低点与工件再一次接触的时刻,即下一循环的开始;
刀具后刀面与椭圆轨迹相切位置时参数方程为:式中,t′1为在此位置与刀触点椭圆振动参数方程的相交位置;在t′2时,后刀面与椭圆轨迹相切,后刀面停止挤压工件;
则实际有挤压的残余高度,即考虑钝圆半径加工后残留物高度为:无挤压的残余高度,即不考虑钝圆半径时残留物高度为:其中y2、y4和y1分别是在t2、t4和t1时刻的y向坐标;
(4)当步骤一判断出零件表面加工情况属于情况一中的具体情况④时,刀触点椭圆振动轨迹参数方程为:
其中,t的范围为t1≤t≤t2,t5≤t≤t6;
式中,t1为刀具最低点与工件开始接触的时刻;t2为刀具前刀面参数方程与椭圆振动轨迹参数方程相切位置;t3、t4相邻两次振动相交时刻,t5为刀具后刀面椭圆振动轨迹参数方程相切位置;t6为刀具最低点与工件再一次接触的时刻,即下一循环的开始;
刀具前刀面与椭圆振动轨迹相切时刻的直线参数方程为:式中,t’1为刀具前刀面参数方程与后刀面参数方程相交位置,其纵坐标决定最终残留高度;t’2为刀具前刀面参数方程与椭圆振动轨迹参数方程相切位置;x′0,y′0为刀具前刀面直线参数方程的零点;
刀具后刀面与椭圆振动轨迹相切时刻的直线参数方程:式中,t”1为刀具后刀面与前刀面相交位置,与t’1相对应;t”2为后刀面与椭圆振动参数方程相切位置;x″0,y″0为刀具后刀面直线参数方程的零点;
可得实际的残余高度,即考虑钝圆半径加工后残留物高度为:没有挤压的残余高度,即不考虑钝圆半径时残留物高度为:其中y1′、y1和y4分别是在t’1、t1、t4时刻的y向坐标;
(5)当步骤一判断出零件表面加工情况属于情况一中的具体情况⑤时,刀触点椭圆振动轨迹参数方程为:
其中t的范围为:t1≤t≤t2,t5≤t≤t6;
式中,t1时刻为刀具最低点与工件开始接触的时刻;t2为刀具后刀面与刀触点椭圆振动轨迹相切时,后刀面参数方程与刀触点椭圆振动轨迹相交位置,其纵坐标决定最终残留高度;t3、t4为相邻两次振动的交点,此时残留高度最高;t5为后刀面与刀触点椭圆振动轨迹相切位置,与t′2相对应;工件t6为刀具最低点与工件再一次接触的时刻,即下一循环的开始;
刀具后刀面与椭圆轨迹相切位置时参数方程:式中,t′1为刀具后刀面与刀触点椭圆振动轨迹相切时,后刀面参数方程与刀触点椭圆振动轨迹相交位置;在t′2时,后刀面与刀触点椭圆振动轨迹相切;
则实际有挤压的残余高度,即考虑钝圆半径加工后残留物高度为:无挤压的残余高度,即不考虑钝圆半径时残留物高度为:其中y2、y4和y1分别是在t2、t4和t1时刻的y向坐标;
(6)当步骤一判断出零件加工表面情况属于情况一中的具体情况⑥时,刀触点椭圆振动轨迹参数方程为:
其中t的范围为:t1≤t≤t2,t5≤t≤t6;
式中,t1时刻为刀具最低点与工件开始接触的时刻;t2时刻为刀具前刀面与刀触点椭圆振动轨迹相切位置,此时前刀面开始挤压加工表面;t3、t4为相邻两次振动的交点,此时残留高度最高;t5为前刀面与椭圆振动轨迹相切时,前刀面参数方程与刀触点振动轨迹的相交位置,与t′1相对应,其纵坐标决定最终残留高度;t6为刀具最低点与工件再一次接触的时刻,即下一循环的开始;
刀具前刀面与椭圆轨迹相切位置时参数方程:式中,t′1为前刀面与椭圆振动轨迹相切时,前刀面参数方程与刀触点振动轨迹的相交位置;t′2为前刀面与刀触点椭圆轨迹相切位置;
则实际有挤压的残余高度,即考虑钝圆半径加工后残留物高度为:无挤压的残余高度,即不考虑钝圆半径时残留物高度为:其中y5、y4和y1分别是在t5、t4和t1时刻的y向坐标。
4.如权利要求1所述的一种多工艺参数条件下沿直线切削的残余高度预测方法,其特征在于,所述步骤一中,情况二根据前角γ0,后角α0以及参数方程是否有交点细分为以下五种:
①刀具前角 刀具后角α0满足 时,且前刀面端点P0的振动轨迹参数方程与刀触点椭圆振动参数方程有交点;t3、t4相邻两次振动相交时刻;
②刀具前角 刀具后角α0满足 时,且后刀面直线参数方程与刀触点椭圆振动参数方程有交点;t3、t4为相邻两次振动的交点;
③刀具前角 刀具后角α0满足 时,且前刀面直线参数方程与后刀面直线参数方程有交点;t3、t4相邻两次振动相交时刻;
④刀具前角 刀具后角α0满足 时,且前刀面端点P0的振动轨迹参数方程与后刀面直线参数方程有交点;t3、t4相邻两次振动相交时刻;
⑤刀具前角 刀具后角α0满足 时,且前刀面端点P0的振动轨迹参数方程与刀触点椭圆振动参数方程有交点;t3、t4相邻两次振动相交时刻。
5.如权利要求4所述的一种多工艺参数条件下沿直线切削的残余高度预测方法,其特征在于,所述步骤一判断出零件表面加工情况分类为情况二时,残留物高度计算过程具体为:
(1)当步骤一判断出零件加工表面情况属于所述情况二中的具体情况①时,刀触点椭圆振动轨迹参数方程为:
其中t的范围为:t1≤t≤t2,t5≤t≤t6;
式中,t1为刀具最低点与工件开始接触的时刻;t2为刀具前刀面参数方程与刀触点椭圆振动轨迹参数方程相切位置;t3、t4相邻两次振动相交时刻;t5为在前刀面与刀触点振动轨迹相切时,刀具前刀面端点P0椭圆振动参数方程与椭圆振动轨迹参数方程的相交位置,其纵坐标决定最终残留高度;t6为刀具最低点与工件再一次接触的时刻,即下一循环的开始;
刀具前刀面直线参数方程为:
式中,t’1为在刀具前刀面与椭圆振动轨迹参数方程相切时,前刀面端点P0的位置;t’2为刀具前刀面参数方程与刀触点椭圆振动轨迹参数方程相切的位置,此时前刀面开始挤压工件;x0,y0为刀具后刀面直线参数方程的零点;
刀具前刀面端点P0椭圆振动参数方程为:式中,t”1为刀具前刀面刚开始挤压工件时,端点P0的初始位置;t”2为前刀面参数方程与刀触点振动轨迹相切时,前刀面端点端点P0的椭圆振动轨迹与刀触点椭圆振动参数方程相交的时刻,其纵坐标决定最终残留高度;H1,V1分别为前刀面端点P0相对于前后刀面延长线交点的距离,表达式如下:
可得实际的残余高度为,即考虑钝圆半径加工后残留物高度为:没有挤压的残余高度为,即不考虑钝圆半径时残留物高度为:其中y’1、y1和y4分别是在t’1、t1和时刻的y向坐标;
(2)当步骤一判断出零件加工表面情况属于所述情况二中的具体情况②时,刀触点椭圆振动轨迹参数方程为:
其中t的范围为:t1≤t≤t2,t5≤t≤t6;
式中,t1时刻为刀具最低点与工件开始接触的时刻;t2时刻为刀具后刀面与刀触点椭圆振动轨迹相切时,后刀面参数方程与刀触点振动轨迹参数方程的相交位置,其纵坐标决定最终残留高度;t3、t4为相邻两次振动的交点,若不考虑刀具挤压,此时残留高度最高;t5为后刀面与椭圆振动轨迹相切位置,与t′2相对应;t6为刀具最低点与工件再一次接触的时刻,即下一循环的开始;
刀具后刀面与椭圆轨迹相切位置时参数方程为:式中,t′1为在刀具后刀面与刀触点椭圆振动轨迹相切时,后刀面参数方程与刀触点振动轨迹参数方程的相交位置;t′2为后刀面与刀触点椭圆轨迹相切位置;
则实际有挤压的残余高度,即考虑钝圆半径加工后残留物高度为:无挤压的残余高度,即不考虑钝圆半径时残留物高度为:其中y2、y4和y1分别是在t2、t4和t1时刻的y向坐标;
(3)当步骤一判断出零件加工表面情况属于所述情况二中的具体情况③时,刀触点椭圆振动轨迹参数方程为:
其中t的范围为:t1≤t≤t2,t5≤t≤t6;
式中,t1为刀具最低点与工件开始接触的时刻;t2为刀具前刀面参数方程与椭圆振动轨迹参数方程相切位置;t3、t4相邻两次振动相交时刻;t5为刀具后刀面椭圆振动轨迹参数方程相切位置;t6为刀具最低点与工件再一次接触的时刻,即下一循环的开始;
刀具前刀面直线参数方程为:
式中,t’1为在前刀面与刀触点振动轨迹相切时,刀具前刀面参数方程与后刀面参数方程相交位置,其纵坐标决定最终残留高度;t’2为刀具前刀面参数方程与椭圆振动轨迹参数方程相切位置;x′0,y′0为刀具前刀面直线参数方程的零点;
刀具后刀面直线参数方程为:
式中,t”1为刀具后刀面与前刀面相交位置,与t’1相对应;t”2为后刀面与椭圆振动参数方程相切位置;x″0,y″0为刀具后刀面直线参数方程的零点;
则实际有挤压的残余高度,即考虑钝圆半径加工后残留物高度为:无挤压的残余高度,即不考虑钝圆半径时残留物高度为:其中y1′、y1和y4分别是在t’1、t1、t4时刻的y向坐标;
(4)当步骤一判断出零件加工表面情况属于所述情况二中的具体情况④时,刀触点椭圆振动轨迹参数方程为:
其中t的范围为:t1≤t≤t2,t5≤t≤t6;
式中,t1为刀具最低点与工件开始接触的时刻;t2为刀具前刀面参数方程与椭圆振动轨迹参数方程相切位置;t3、t4相邻两次振动相交时刻;t5为刀具后刀面椭圆振动轨迹参数方程相切位置;t6为刀具最低点与工件再一次接触的时刻,即下一循环的开始;
前刀面直线参数方程为:
式中,t’1为刀具前刀面与椭圆振动轨迹相切时前刀面端点P0的位置;t’2为刀具后刀面参数方程与椭圆振动轨迹参数方程相切位置;x′0,y′0为刀具前刀面直线参数方程的零点;
前刀面端点P0的振动参数方程为:式中,t″′1为前刀面端点P0的振动参数方程与前刀面参数方程相交位置,与t’1相对应;
t″2为后刀面直线参数方程与前刀面端点P0的振动参数方程相交位置,其纵坐标决定最终残留高度;
后刀面直线参数方程为:
式中,t”1为刀具后刀面直线参数方程与前刀面端点P0的振动参数方程相交位置,与t″′2相对应;t”2为后刀面与椭圆振动参数方程相切位置;x″0,y″0为刀具后刀面直线参数方程的零点;
H1、V1分别为前刀面端点P0相对于前后刀面延长线交点的距离,表达式如下:可得实际有挤压的残余高度,即考虑钝圆半径加工后残留物高度为:无挤压的残余高度,即不考虑钝圆半径时残留物高度为:其中y1″、y1和y4分别是在t″1、t1、t4时刻的y向坐标;
(5)当步骤一判断出零件加工表面情况属于所述情况二中的具体情况⑤时,刀触点椭圆振动轨迹参数方程为:
其中t的范围为:t1≤t≤t2,t5≤t≤t6;
式中,t1为刀具最低点与工件开始接触的时刻;t2为刀具前刀面参数方程与刀触点椭圆振动轨迹参数方程相切位置;t3、t4相邻两次振动相交时刻;t5为前刀面与刀触点轨迹相切时,前刀面端点P0的振动轨迹与刀触点振动轨迹的相交位置,其纵坐标决定最终残留高度;
t6为刀具最低点与工件再一次接触的时刻,即下一循环的开始;
刀具前刀面直线参数方程为:
式中,t’1为刀具前刀面与刀触点振动轨迹相切时,前刀面端点P0的位置;t’2为刀具前刀面参数方程与椭圆振动轨迹参数方程相切位置;x0,y0为刀具前刀面直线参数方程的零点;
刀具前刀面端点P0椭圆振动参数方程为:式中,t”1为刀具前刀面刚开始挤压工件的时,端点P0的初始位置;t”2为前刀面与刀触点轨迹相切时,前刀面端点P0的振动轨迹与刀触点振动轨迹的相交位置;H1,V1分别为前刀面端点P0相对于前后刀面延长线交点的距离,表达式如下:可得实际有挤压的残余高度,即考虑钝圆半径加工后残留物高度为:无挤压的残余高度,即不考虑钝圆半径时残留物高度为:其中y5、y1和y4分别是在t5、t1和t4时刻的y向坐标。
6.如权利要求1所述的一种多工艺参数条件下沿直线切削的残余高度预测方法,其特征在于,所述步骤一中,所述情况三根据前角γ0,后角α0以及参数方程是否有交点细分为以下五种:
①刀具前角γ0≥0,刀具后角α0满足 时,且后刀面端点P1的振动轨迹参数方程与刀触点椭圆振动参数方程有交点;
②刀具前角 刀具后角α0满足 时,且后刀面端点P1的振动轨迹参数方程与前刀面直线参数方程有交点;
③刀具前角 刀具后角α0满足 时,且后刀面端点P1的振动轨迹参数方程与刀触点椭圆振动参数方程有交点;
④刀具前角 刀具后角α0满足 时,且前刀面直线参数方程与后刀面直线参数方程有交点;
上述各式中,t3、t4为相邻两次振动相交时刻;
⑤刀具前角 刀具后角α0满足 时,且前刀面直线参数方程与刀触点椭圆振动参数方程有交点;t3、t4为刀具后刀面与工件接触时刻。
7.如权利要求6所述的一种多工艺参数条件下沿直线切削的残余高度预测方法,其特征在于,所述步骤一判断出零件表面加工情况分类为情况三时,残留物高度计算过程具体为:
(1)当步骤一判断出零件加工表面情况属于所述情况三中的具体情况①时,刀触点椭圆振动轨迹参数方程为:
其中t的范围为:t1≤t≤t2,t5≤t≤t6;
式中,t1为刀具最低点与工件开始接触的时刻;t2为后刀面端点P1椭圆振动参数方程与椭圆振动轨迹参数方程相交位置,其纵坐标决定最终残留高度;t3、t4相邻两次振动相交时刻;t5为刀具后刀面参数方程与椭圆振动轨迹参数方程相切位置,此后后刀面不在挤压工件;t6为刀具最低点与工件再一次接触的时刻,即下一循环的开始;
刀具后刀面与椭圆振动轨迹相切时直线参数方程为:式中,t’1为在后刀面与刀触点振动轨迹相切时后刀面端点P1的位置,与t”2相对应;t’2为刀具后刀面参数方程与椭圆振动轨迹参数方程相切的位置;x0,y0为刀具后刀面直线参数方程的零点;
在后刀面与刀触点振动轨迹相切时刀具后刀面端点P1椭圆振动参数方程为:式中,t”1为刀具后刀面端点P1椭圆振动参数方程与刀触点轨迹参数方程的交点位置,与t2相对应;t”2为与刚开始挤压工件的时,后刀面端点P1的初始位置,与t’1相对应;H2,V2分别为后刀面端点P1相对于前后刀面延长线交点的距离,表达式如下:可得实际有挤压的残余高度,即考虑钝圆半径加工后残留物高度为:无挤压的残余高度,即不考虑钝圆半径时残留物高度为:其中y2、y1和y4分别是在t2、t1、t4时刻的y向坐标;
(2)当步骤一判断出零件加工表面情况属于所述情况三中的具体情况②时,刀触点椭圆振动轨迹参数方程为:
其中t的范围为:t1≤t≤t2,t5≤t≤t6;
式中,t1为刀具最低点与工件开始接触的时刻;t2为刀具前刀面参数方程与椭圆振动轨迹参数方程相切位置;t3、t4相邻两次振动相交时刻;t5为刀具后刀面椭圆振动轨迹参数方程相切位置;t6为刀具最低点与工件再一次接触的时刻,即下一循环的开始;
刀具前刀面直线参数方程为:
式中,t’1为刀具前刀面与椭圆振动轨迹相切时,后刀面端点P1的振动轨迹参数方程与前刀面直线参数方程的交点位置,其纵坐标决定最终残留高度;t’2为刀具前刀面参数方程与刀触点椭圆振动轨迹参数方程相切时刻;x′0,y′0为刀具前刀面直线参数方程的零点;
刀具后刀面与椭圆振动轨迹相切时后刀面端点P1的振动参数方程为:式中,t″′1为刀具前刀面与椭圆振动轨迹相切时,后刀面端点P1的振动轨迹参数方程与前刀面直线参数方程的交点位置,与t’1相对应;t″′2为在后刀面刀触点振动参数方程相切时,后刀面端点P1的位置;
刀具后刀面直线参数方程为:
式中,t”1为刀具后刀面与椭圆轨迹相切时后刀面端点P1的位置,与t″′2相对应;t”2为后刀面与椭圆振动参数方程相切的位置;x″0,y″0为刀具后刀面直线参数方程的零点;
H2,V2分别为后刀面端点P1相对于前后刀面延长线交点的距离,表达式如下:可得实际有挤压的残余高度,即考虑钝圆半径加工后残留物高度为:无挤压的残余高度,即不考虑钝圆半径时残留物高度为:其中y1′、y1和y4分别是在t’1、t1和t4时刻的y向坐标;
(3)当步骤一判断出零件加工表面情况属于所述情况三中的具体情况③时,刀触点椭圆振动轨迹参数方程为:
其中t的范围为:t1≤t≤t2,t5≤t≤t6;
式中,t1为刀具最低点与工件开始接触的时刻;t2为刀具后刀面端点P1椭圆振动参数方程与椭圆振动轨迹参数方程的相交位置,其纵坐标决定最终残留高度;t3、t4相邻两次振动相交时刻;t5为刀具后刀面参数方程与椭圆振动轨迹参数方程相切位置;t6为刀具最低点与工件再一次接触的时刻,即下一循环的开始;
刀具后刀面直线参数方程为:
式中,t’1为刀具后刀面参数方程与椭圆振动轨迹参数方程相切时,后刀面端点P1的位置;t’2为刀具后刀面参数方程与椭圆振动轨迹参数方程相切时的位置;x0,y0为刀具后刀面直线参数方程的零点;
当后刀面与椭圆振动轨迹相切时刀具后刀面端点P1椭圆振动参数方程为:式中,t”1为刀具后刀面端点P1椭圆振动参数方程与椭圆振动轨迹参数方程的相交位置,与t2纵坐标一致;t”2为在后刀面与刀触点振动轨迹相切时,后刀面端点P1的椭圆轨迹与后刀面直线参数方程的相交位置,与t’1相对应;H2,V2分别为后刀面端点P1相对于前后刀面延长线交点的距离,表达式如下:
可得实际有挤压的残余高度,即考虑钝圆半径加工后残留物高度为:无挤压的残余高度,即不考虑钝圆半径时残留物高度为:其中y2、y1和y4分别是在t2、t1和t4时刻的y向坐标;
(4)当步骤一判断出零件加工表面情况属于所述情况三中的具体情况④时,刀触点椭圆振动轨迹参数方程为:
其中t的范围为:t1≤t≤t2,t5≤t≤t6;
式中,t1为刀具最低点与工件开始接触的时刻;t2为刀具前刀面参数方程与椭圆振动轨迹参数方程相切位置;t3、t4相邻两次振动相交时刻;t5为刀具后刀面椭圆振动轨迹参数方程相切位置;t6为刀具最低点与工件再一次接触的时刻,即下一循环的开始;
刀具前刀面与椭圆振动轨迹相切时刻的直线参数方程为:式中,t’1为刀具前刀面参数方程与后刀面参数方程相交位置,其纵坐标决定最终残留高度;t’2为刀具后刀面参数方程与椭圆振动轨迹参数方程相切位置;x′0,y′0为刀具前刀面直线参数方程的零点;
刀具后刀面与椭圆振动轨迹相切时刻的直线参数方程为:式中,t”1为刀具后刀面与前刀面相交位置,与t’1相对应;t”2为后刀面与椭圆振动参数方程相切位置;x″0,y″0为刀具后刀面直线参数方程的零点;
可得实际有挤压的残余高度,即考虑钝圆半径加工后残留物高度为:无挤压的残余高度,即不考虑钝圆半径时残留物高度为:其中y1′、y1和y4分别是在t’1、t1、t4时刻的y向坐标;
(5)当步骤一判断出零件加工表面情况属于所述情况三中的具体情况⑤时,刀触点椭圆振动轨迹参数方程为:
其中t的范围为:t1≤t≤t2,t5≤t≤t6。
式中,t1时刻为刀具最低点与工件开始接触的时刻;t2为刀具前刀面参数方程与刀触点椭圆振动轨迹参数方程相切位置,此时前刀面开始挤压工件;t3、t4为刀具后刀面与工件接触时刻,此时工件残留高度最高;t5为刀具前刀面与刀触点振动轨迹相切时,前刀面参数方程与刀触点振动轨迹参数方程的相交位置,其纵坐标决定最终残留高度;t6为刀具最低点与工件再一次接触的时刻,即下一循环的开始;
刀具前刀面参数方程为:
式中,t′1为刀具前刀面与刀触点椭圆振动轨迹参数方程相交的位置,此时纵坐标决定最终残留高度;t′2为刀具前刀面与刀触点椭圆振动轨迹参数方程相切位置,与t2相对应;
可得实际有挤压的残余高度,即考虑钝圆半径加工后残留物高度为:无挤压的残余高度,即不考虑钝圆半径时残留物高度为:其中y5、y4和y1分别是在t5、t4和t1时刻的y向坐标。
8.如权利要求1所述的一种多工艺参数条件下沿直线切削的残余高度预测方法,其特征在于,所述步骤一中,所述情况四根据前角γ0,后角α0以及参数方程是否有交点细分为以下六种:
①刀具前角 刀具后角α0满足 时,且前刀面端点P0的振动轨迹参数方程与后刀面端点P1的振动轨迹参数方程有交点;
②刀具前角 刀具后角α0满足 时,且后刀面端点P1的振动轨迹参数方程与前刀面直线参数方程有交点;
③刀具前角 刀具后角α0满足 时,且后刀面端点P1的振动轨迹参数方程与刀触点椭圆振动参数方程有交点;
④刀具前角 刀具后角α0满足 时,且前刀面端点P0的振动轨迹参数方程与后刀面直线参数方程有交点;
⑤刀具前角 刀具后角α0满足 时,且前刀面直线参数方程与后刀面直线参数方程有交点;
⑥刀具前角 刀具后角α0满足 时,且前刀面端点P0的振动轨迹参数方程与刀触点椭圆振动参数方程有交点;
上述各式中,t3、t4为相邻两次振动相交时刻。
9.如权利要求8所述的一种多工艺参数条件下沿直线切削的残余高度预测方法,其特征在于,所述步骤一判断出零件表面加工情况分类为情况四时,残留物高度计算过程具体为:
(1)当步骤一判断出零件加工表面情况属于所述情况四中的具体情况①时,刀触点椭圆振动轨迹参数方程为:
其中t的范围为:t1≤t≤t2,t5≤t≤t6;
式中,t1为刀具最低点与工件开始接触的时刻;t2为刀具前刀面参数方程与椭圆振动轨迹参数方程相切位置;t3、t4相邻两次振动相交时刻;t5为刀具后刀面椭圆振动轨迹参数方程相切位置;t6为刀具最低点与工件再一次接触的时刻,即下一循环的开始;
刀具前刀面直线参数方程为:
式中,t’1为刀具前刀面与椭圆振动轨迹相切时前刀面端点P0的位置;t’2为刀具后刀面参数方程与椭圆振动轨迹参数方程相切位置;x′0,y′0为刀具前刀面直线参数方程的零点;
刀具前刀面与椭圆振动轨迹相切时刻时前刀面端点P0的振动参数方程为:式中,t″′1为刀具前刀面刚开始挤压工件的时,端点P0的初始位置;t″′2为前刀面端点P0的椭圆振动轨迹与后刀面端点P1椭圆振动参数方程相交位置,其纵坐标决定最终残留高度;H1,V1分别为前刀面端点P0相对于前后刀面延长线交点的距离,表达式如下:当后刀面与椭圆振动轨迹相切时刀具后刀面端点P1椭圆振动参数方程为:式中,t″″1为后刀面端点P1的振动参数方程与前刀面端点P0振动轨迹参数方程相交位置,与t″′2相对应;t″″2为在后刀面与后刀面端点P1的振动参数方程相切的位置,也是此时后刀面端点P1的位置;H2,V2分别为后刀面端点P1相对于前后刀面延长线交点的距离,表达式如下:
刀具后刀面直线参数方程为:
式中,t”1为刀具后刀面与刀触点椭圆轨迹相切时后刀面端点P1的位置,与t″′2相对应;
t”2为刀触点后刀面与椭圆振动参数方程相切的位置;x″0,y″0为刀具后刀面直线参数方程的零点;
可得实际有挤压的残余高度,即考虑钝圆半径加工后残留物高度为:无挤压的残余高度,即不考虑钝圆半径时残留物高度为:其中y2”’、y1和y4分别是在t″′2、t1和t4时刻的y向坐标;
(2)当步骤一判断出零件加工表面情况属于所述情况四中的具体情况②时,刀触点椭圆振动轨迹参数方程为:
其中t的范围为:t1≤t≤t2,t5≤t≤t6;
式中,t1为刀具最低点与工件开始接触的时刻;t2为刀具前刀面参数方程与椭圆振动轨迹参数方程相切位置;t3、t4相邻两次振动相交时刻;t5为刀具后刀面椭圆振动轨迹参数方程相切位置;t6为刀具最低点与工件再一次接触的时刻,即下一循环的开始;
刀具前刀面与椭圆振动轨迹相切时刻的直线参数方程为:式中,t’1为刀具前刀面与椭圆振动轨迹相切时,前刀面参数方程与后刀面端点P1振动轨迹相交的位置,其纵坐标决定最终残留高度,与t″′1对应;t’2为刀具前刀面参数方程与刀触点椭圆振动轨迹参数方程相切位置;x′0,y′0为刀具前刀面直线参数方程的零点;
刀具后刀面与椭圆振动轨迹相切时刻时后刀面端点P1的振动参数方程为:式中,t″′1为后刀面端点P0的振动参数方程与前刀面参数方程相交位置,与t’1相对应;
t″′2为在后刀面与后刀面端点P1的振动参数方程相切的位置,也是此时后刀面端点P1的位置;
刀具后刀面与椭圆振动轨迹相切时的直线参数方程为:式中,t”1为刀具后刀面与椭圆轨迹相切时后刀面端点P1的位置,与t″′2相对应;t”2为后刀面与椭圆振动参数方程相切的位置;x″0,y″0为刀具后刀面直线参数方程的零点;H2,V2分别为后刀面端点P1相对于前后刀面延长线交点的距离,表达式如下:可得实际有挤压的残余高度,即考虑钝圆半径加工后残留物高度为:无挤压的残余高度,即不考虑钝圆半径时残留物高度为:其中y1′、y1和y4分别是在t’1、t1和t4时刻的y向坐标。
(3)当步骤一判断出零件加工表面情况属于所述情况四中的具体情况③时,刀触点椭圆振动轨迹参数方程为:
其中t的范围为:t1≤t≤t2,t5≤t≤t6;
式中,t1为刀具最低点与工件开始接触的时刻,t2为后刀面与刀触点振动轨迹相切时,刀具后刀面端点P1椭圆振动参数方程与刀触点椭圆振动轨迹参数方程相交位置,其纵坐标决定最终残留高度;t3、t4相邻两次振动相交时刻,t5为刀具后刀面参数方程与椭圆振动轨迹参数方程相切位置;t6为刀具最低点与工件再一次接触的时刻,即下一循环的开始;
刀具后刀面直线参数方程为:
式中,t’1为刀具后刀面参数方程与椭圆振动轨迹参数方程相切时,后刀面端点P1的位置;t’2为刀具后刀面参数方程与椭圆振动轨迹参数方程相切时的位置;x0,y0为刀具后刀面直线参数方程的零点;
当后刀面与椭圆振动轨迹相切时刀具后刀面端点P1椭圆振动参数方程为:式中,t”1为刀具后刀面端点轨迹方程与刀触点振动轨迹方程的交点位置,与t2纵坐标一致;t”2为在后刀面与刀触点振动轨迹相切时,后刀面端点P1的椭圆轨迹与后刀面直线参数方程的相交位置,与t’1相对应;H2,V2分别为后刀面端点P1相对于前后刀面延长线交点的距离,表达式如下:
可得实际有挤压的残余高度,即考虑钝圆半径加工后残留物高度为:无挤压的残余高度,即不考虑钝圆半径时残留物高度为:其中y2、y1和y4分别是在t2、t1和t4时刻的y向坐标;
(4)当步骤一判断出零件加工表面情况属于所述情况四中的具体情况④时,刀触点椭圆振动轨迹参数方程为:
其中t的范围为:t1≤t≤t2,t5≤t≤t6;
式中,t1为刀具最低点与工件开始接触的时刻;t2为刀具前刀面参数方程与椭圆振动轨迹参数方程相切位置;t3、t4相邻两次振动相交时刻;t5为刀具后刀面椭圆振动轨迹参数方程相切位置;t6为刀具最低点与工件再一次接触的时刻,即下一循环的开始;
刀具前刀面直线参数方程为:
式中,t’1为刀具前刀面与椭圆振动轨迹相切时前刀面端点P0的位置,t’2为刀具后刀面参数方程与椭圆振动轨迹参数方程相切的位置;x′0,y′0为刀具前刀面直线参数方程的零点;
刀具前刀面与椭圆振动轨迹相切时刻时前刀面端点P0的振动参数方程为:式中,t″′1为前刀面端点P0的振动参数方程与前刀面参数方程相且位置,即前刀面端点P0的位置,与t’1相对应;t″′2为后刀面与刀触点椭圆振动轨迹相切时,后刀面参数方程与前刀面端点P0的振动参数方程相交的位置,其纵坐标决定最终残留高度;
刀具后刀面直线参数方程为:
式中,t”1为刀具后刀面参数方程与前刀面端点P0的振动参数方程相交位置,与t″′2相对应;t”2为后刀面与椭圆振动参数方程相切的位置;x″0,y″0为刀具后刀面直线参数方程的零点;
H1,V1分别为前刀面端点P0相对于前后刀面延长线交点的距离,表达式如下:可得实际有挤压的残余高度,即考虑钝圆半径加工后残留物高度为:无挤压的残余高度,即不考虑钝圆半径时残留物高度为:其中y1″、y1和y4分别是在t″1、t1、t4时刻的y向坐标;
(5)当步骤一判断出零件加工表面情况属于所述情况四中的具体情况⑤时,刀触点椭圆振动轨迹参数方程为:
其中t的范围为:t1≤t≤t2,t5≤t≤t6;
式中,t1为刀具最低点与工件开始接触的时刻;t2为刀具前刀面参数方程与椭圆振动轨迹参数方程相切位置;t3、t4相邻两次振动相交时刻;t5为刀具后刀面椭圆振动轨迹参数方程相切位置;t6为刀具最低点与工件再一次接触的时刻,即下一循环的开始;
刀具前刀面直线参数方程为:
式中,t’1为刀具前刀面参数方程与后刀面参数方程相交位置,其纵坐标决定最终残留高度;t’2为刀具后刀面参数方程与刀触点椭圆振动轨迹参数方程相切的位置;x′0,y0′为刀具前刀面直线参数方程的零点;
刀具后刀面直线参数方程为:
式中,t”1为刀具后刀面与前刀面相交位置,与t’1相对应;t”2为后刀面与椭圆振动参数方程相切的位置;x″0,y″0为刀具后刀面直线参数方程的零点;
可得实际有挤压的残余高度,即考虑钝圆半径加工后残留物高度为:无挤压的残余高度,即不考虑钝圆半径时残留物高度为:其中y1′、y1和y4分别是在t’1、t1、t4时刻的y向坐标。
(6)当步骤一判断出零件加工表面情况属于所述情况四中的具体情况⑥时,刀触点椭圆振动轨迹参数方程为:
其中t的范围为:t1≤t≤t2,t5≤t≤t6;
式中,t1为刀具最低点与工件开始接触的时刻;t2为刀具前刀面参数方程与椭圆振动轨迹参数方程相切位置;t3、t4相邻两次振动相交时刻;t5为刀具前刀面与刀触点振动轨迹相切时,前刀面端点P0椭圆振动参数方程与刀触点椭圆振动轨迹参数方程相交位置,其纵坐标决定最终残留高度;t6为刀具最低点与工件再一次接触的时刻,即下一循环的开始;
刀具前刀面直线参数方程为:
式中,t’1为在前刀面与刀触点轨迹相切时刀具前刀面端点P0的位置,t’2为刀具前刀面参数方程与刀触点椭圆振动轨迹参数方程相切位置,x0,y0为刀具前刀面直线参数方程的零点;
刀具前刀面端点P0椭圆振动参数方程为:式中,t”1为刀具前刀面刚开始挤压工件的时,端点P0的初始位置,与t’1纵坐标相同;t”2为和端点P0的椭圆轨迹与刀触点椭圆振动参数方程相交的位置;H1,V1分别为前刀面端点P0相对于前后刀面延长线交点的距离,表达式如下:可得实际有挤压的残余高度,即考虑钝圆半径加工后残留物高度为:无挤压的残余高度,即不考虑钝圆半径时残留物高度为:其中y5、y1和y4分别是在t5、t1和t4时刻的y向坐标。