1.一种用于剪切增稠抛光的确定性抛光方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1:使用仪器测量待加工表面,得到离散化的待加工表面三维数据,以控制点表示;
S2:规划抛光路径,在抛光路径上规划多个初始抛光点,计算各抛光点相对于对应控制点位置的材料去除量;
S3;使用抛光点可控材料去除矩阵,计算策略规划组合抛光点,得到材料去除矩阵;
S3.1:计算所有控制点相对于所有抛光点的位置;
S3.2:将相对于某一抛光点位置的控制点带入公式1,得到该抛光点对所有控制点的材料去除影响因子MRR(x,y),遍历所有抛光点,得到每个抛光点对所有控制点的材料去除影响因子MRR(x,y),其中,vs(x,y)和P(x,y)为抛光区域流体流速和压力,D为磨粒直径,r为磨粒半径,Hb为工件表面布氏硬度值,μd为磨粒体积比浓度,kl为抛光影响区域实际有效磨粒系数;
S3.3:根据材料去除影响因子的有无得到每个抛光点的影响范围,使用公式2,计算每个抛光点影响区域所有控制点的加权去除余量,以表明每个抛光点的材料去除需求,每个抛光点对应一个加权去除余量;
其中, 为抛光点Pj影响区域内每个控制点Mi需要的加权材料去除量的总和;m为控制点数量;i为第i个控制点;αi为第i个控制点的材料去除余量;Ej表示第j个抛光点的材料去除影响向量;eij表示单位时间下抛光点Pj对控制点Mi造成的材料去除深度;
S3.4:计算相邻抛光点对应加权去除余量的差,并将差值由小到大进行排序,得到加权去除余量序列;
S3.5:以路径顺序为分组行进的方向、加权去除余量序列值作为分组标准,加权去除余量序列的排列顺序作为分组标准的选择顺序,依次分组,分组的条件为,组内的抛光点加权去除余量最大值最小值的差不大于加权去除余量序列值或者组内的抛光点不大于设定的组内最大的抛光点数量,初步分组完毕后若组数大于设定组数,则选择下一个更大的加权去除余量序列值进行分组,直至达到分组要求,得到最终分组;
S3.6:依据最终分组结果将各个组内抛光点对控制点的影响去除因子叠加,得到合并的材料去除影响矩阵;
S4:使用迭代算法得到初步的抛光点的驻留时间,以迭代算法得到的驻留时间计算控制点剩余材料去除余量,使用非负最小二乘计算最终的抛光点的驻留时间。
2.根据权利要求1所述的一种用于剪切增稠抛光的确定性抛光方法,其特征在于:所述步骤S1中,使用仪器测量待加工表面得到的数据,通过线性插值的方法将三维数据扩充为在x0y平面上依次等间距排列的数据,即为控制点。
3.根据权利要求1所述的一种用于剪切增稠抛光的确定性抛光方法,其特征在于:所述步骤S2中得到材料去除量具体步骤如下:S2.1:在被加工工件表面规划栅格抛光路径,抛光点等间距设置在抛光路径上;
S2.2:使用坐标转换、平移的方法将被加工工件表面的坐标数据映射到目标表面,目标表面使用拟合公式或离散点表示,计算目标表面上对应控制点的垂直法向量,计算向量到待加工表面的模,得到各控制点的材料去除余量。
4.根据权利要求1所述的一种用于剪切增稠抛光的确定性抛光方法,其特征在于:所述步骤S4中得到初步抛光点驻留时间的步骤如下:S4.1:设定所有抛光点组统一的最小迭代驻留时间;
S4.2:将材料去除矩阵乘以累计驻留时间向量,累加各个抛光点组的累计驻留时间以及控制点的累计材料去除量;
S4.3:遍历所有迭代中抛光点影响区域的控制点,判断各个控制点累计材料去除量,将所有影响区域中存在累计材料去除量大于等于材料去除余量的控制点的抛光点组对应的最小迭代驻留时间置为0,若所有抛光点组对应的最小迭代驻留时间均为0,则跳到步骤S4.5;
S4.4:使用公式3,计算剩余抛光点组影响区域的控制点累计材料去除量同材料去除余量差值,将该差值除以各个控制点迭代一次的材料去除量,得到的向上取整的最小的商为加速步长,将驻留时间向量中对应最小迭代驻留时间非0的值加上加速步长乘以最小迭代驻留时间的值作为累计驻留时间向量,并跳到步骤S4.2;
其中,Tsu为加速步长乘以最小迭代驻留时间的值,即加速迭代驻留时间向量;Ao为所有未停止迭代的控制点材料去除量向量;Al为上次迭代后的材料去除量向量;Af为所有未停止迭代的控制点在累计迭代驻留时间基础上以最小迭代驻留时间迭代一次时的材料去除量向量;Ts为最小迭代驻留时间向量; 为加速步长;
S4.5:计算所有控制点的剩余材料去除量,使用非负最小二乘算法计算抛光剩余材料去除量需要的驻留时间向量,得到非负最小二乘驻留时间向量;
S4.6:累计驻留时间向量加上非负最小二乘驻留时间向量,得到最终的各个抛光点组的驻留时间。
5.一种用于剪切增稠抛光的确定性抛光装置,用于实现如权利要求1‑4中任一所述的确定性抛光方法,其特征在于:包括搅拌池(1)、抛光池(2)、粉末量注模块(3),搅拌模块(4)、输送模块和抛光加工模块(5);
所述搅拌池(1)的进水口上设有注水管,用于向搅拌池(1)中注入定量的水;
所述粉末量注模块(3)设置在搅拌池(1)的正上方,用于向搅拌池(1)内加入设定重量的抛光液原料,并通过搅拌模块(4)搅拌,形成抛光液;
所述输送模块用于将形成的抛光液依次向抛光池(2)和搅拌池(1)输送,进而形成抛光液的流动循环;
所述抛光加工模块(5)用于对抛光池(2)中的被加工工件进行抛光处理。
6.根据权利要求5所述的一种用于剪切增稠抛光的确定性抛光装置,其特征在于:所述粉末量注模块(3)包括进料组件(3‑1)和称料组件(3‑2);称料组件(3‑2)安装在进料组件(3‑1)的正向方,能够对进料组件(3‑1)输出的粉末进行称量,并在达到指定重量时倾倒;
所述进料组件(3‑1)包括步进电机(3‑1‑1)、螺杆(3‑1‑2)和进料底座(3‑1‑3);所述进料底座(3‑1‑3)上开设有依次连通的进料槽和粉料传输槽;螺杆(3‑1‑2)转动连接在粉料传输槽内,能够在步进电机(3‑1‑1)的驱动下进行转动,进而实现对落入粉料传输槽中的粉末逐步向称料组件(3‑2)输出。
7.根据权利要求6所述的一种用于剪切增稠抛光的确定性抛光装置,其特征在于:所述称料组件(3‑2)包括支撑平台(3‑2‑1),以及安装在支撑平台(3‑2‑1)上的送料平台(3‑2‑
2)、电子秤(3‑2‑3)和电缸(3‑2‑4);所述送料平台(3‑2‑2)的端部与支撑平台(3‑2‑1)转动连接,能够在电缸(3‑2‑4)的驱动下,在水平状态和倾斜状态之间切换;所述电子秤(3‑2‑3)固定在送料平台(3‑2‑2)上。
8.根据权利要求5所述的一种用于剪切增稠抛光的确定性抛光装置,其特征在于:搅拌模块(4)包括搅拌桨和驱动电机;搅拌桨转动连接在搅拌池(1)内,能够在驱动电机的驱动下进行转动,进而对注入水,以及落入的粉末进行搅拌,形成抛光液。
9.根据权利要求5所述的一种用于剪切增稠抛光的确定性抛光装置,其特征在于:所述输送模块包括两个转子泵和两个三通阀;两个转子泵分为与搅拌池(1)的输出端(11‑3)相连接的第一转子泵(8),以及与抛光池(2)的输出端(11‑3)相连接的第二转子泵(9);两个三通阀分为设置在第一转子泵(8)与抛光池(2)之间管道上的第一三通阀(10);以及设置在第二转子泵(9)输出端(11‑3)上的第二三通阀(11);所述第一转子泵(8)与第一三通阀(10)间设有在线粒度仪(12),用于实时监测搅拌池(1)中输出的抛光液混合以及组分情况;
所述第一三通阀(10)和第二三通阀(11)上分别设有第一回流管和第二回流管,用于与搅拌池(1)相连通。