数控研抛中的进退刀路径规划方法
【专利摘要】数控研抛中进退刀路径的规划方法，涉及一种研磨抛光的路径规划方法，解决现有研抛过程中研抛工具采用直线进退刀方式而出现进退刀痕迹的问题。数控研抛中的进退刀路径规划方法包括：首先，计算有效研抛路径的起点和终点以及归一化方向矢量；然后，根据给定安全高度值及进退刀速度计算进退刀总时间以及进退刀路径第二安全高度位置矢量；进一步地，计算螺旋进退刀路径的所有刀位点位置矢量及方向矢量；进一步地，调整进退刀螺旋路径与有效抛光路径的方向使二者保持一致；最后，计算第1安全高度的位置矢量。本发明适用于数控研磨抛光领域，可以避免研抛模与被加工件局部接触造成的去除不均匀，有利于避免进退刀印迹。
【专利说明】数控研抛中的进退刀路径规划方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种研磨抛光的路径规划方法，尤其涉及到一种数控研磨抛光中研抛 工具进退刀的螺旋路径规划方法。
【背景技术】
[0002] 数控研磨抛光是一种获得高精度表面质量的加工工序，其中研抛工具的路径规划 是整个加工过程中的一项关键技术。研抛工具的路径主要由有效加工路径及研抛工具的进 退刀路径两部分构成。有效加工路径是实现材料确定性去除的路径，目前常用的有效加工 路径有螺旋线路径、光栅扫描路径以及伪随机路径等。进退刀路径是指在研抛开始或结束 阶段，研抛工具接近或离开被加工表面进而开始或结束表面研抛过程的路径。通常为了实 现材料的去除研抛工具需要通过某种方式对工件表面施加一定的压力。另外，研抛工具需 要以一定的转速进行旋转同时以一定的进给速度相对被加工表面移动。目前，有效研抛路 径为螺旋线路径的情形是研抛工具自转的同时沿直线逼近被加工表面，进刀完成后研抛工 具自转的同时按螺旋路径相对于工件移动。退刀过程与此过程刚好相反。对于整个抛光过 程的基本要求是抛光模能够与被加工面时刻保持吻合，以保证抛光模各点对于材料的去除 能够很好地均化，避免残留明显的划痕等表面缺陷。
[0003] 但是，由于研抛工具本身的制造误差、装配误差以及工件的安装误差等原因，研抛 工具在接近或离开被加工表面时抛光模部分区域不能与被抛光面很好地吻合，抛光模个别 区域首先与被加工面贴合。由于这种不一致的贴合导致抛光模个别区域在进退刀过程中首 先产生了材料去除。这种问题的存在造成磨头在进刀点或退刀点去除量不均匀，从而在工 件表面残留环形的进退刀痕迹影响整个面的质量。
【发明内容】
[0004] 本发明为解决现有研抛过程中研抛工具采用直线进退刀方式而出现进退刀痕迹 的问题，提供了一种数控研抛中的进退刀路径规划方法。
[0005] 数控研抛中的进退刀路径规划方法，该方法由以下步骤实现：
[0006] 步骤一、确定有效加工路径的端点Ps (X，y, z)，端点Ps (X，y, z)处的归一化方向矢 量，并计算所述端点Ps(x, y, z)方向矢量的方向角a以及端点Ps(x, y, z)对应 的极径P和极角0 s ;
[0007] 步骤二、根据第二安全高度值h"以及螺旋进退刀速度V计算进退刀时间T，并根 据工件转动的角速度《计算进退刀过程中转动的总角度
[0008] 步骤三、根据设置的微弧段长度lt，步骤一中获得的端点Ps(x，y，z)对应的极径 P，计算微弧段对应的角度穴，并计算螺旋进退刀路径刀位点数n以及每段微弧对应的时 间间隔T，T = T/n ;
[0009] 步骤四、根据步骤一获得的端点Ps (x，y，z)对应的极径P、极角0S、方向角a， 步骤二中的进退刀速度V，计算螺旋进退刀路径的刀位APi(x，y，z)位置以及刀位点 Pi (x，y，z)对应的方向矢量i〇，j,4，分别用公式一和公式二表示为：
【权利要求】
1.数控研抛中的进退刀路径规划方法，用于实现数控研抛过程中研抛工具的进刀路径 及退刀路径的规划，其特征是，该方法包括下列步骤： 步骤一、确定有效加工路径的端点Ps(x,y,z)，端点Ps(x,y,z)处的归一化方向矢量 虼(^,_：^：：)1并计算所述端点？;3(1，7,2)方向矢量的方向角€[以及端点？ ;3(1，7,2)对应的 极径P和极角0s ; 步骤二、根据第二安全高度值h"以及螺旋进退刀速度v计算进退刀时间T，并根据工 件转动的角速度《计算进退刀过程中转动的总角度-I 步骤三、根据设置的微弧段长度lt，步骤一中获得的端点Ps (x，y，z)对应的极径P，计 算微弧段对应的角度A<并计算螺旋进退刀路径刀位点数n以及每段微弧对应的时间间隔 t,X=T/n； 步骤四、根据步骤一获得的端点Ps(x，y，z)对应的极径P、极角9s、方向角a，步骤二 中的进退刀速度V,计算螺旋进退刀路径的刀位点Pi(X，y,z)位置以及刀位点Pi(X，y,z)对 应的方向矢量，分别用公式一和公式二表不为： 公式-
式中，t= (i+1)t，i为大于等于1小于等于n的正整数，t为刀位点对应的时间，0=cot; 公式二、
式中，esx、esy、esz分别为端点对应的方向矢量的x、y、z方向分量，eix、eiy、 eiz分别为刀位点对应的方向矢量的x、y、z方向分量； 步骤五、将螺旋进退刀路径的终点Pn(x，y，z)记为第二安全高度位置P"，根据有效加 工路径的螺旋方向对进刀或退刀螺旋路径进行方向调整；并根据第二安全高度位置P"以 及对应的方向矢量e" (x，y，z)计算第一安全高度位置P'，完成进退刀路径的规划。
【文档编号】G05B19/19GK104407569SQ201410572142
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】刘健, 王绍治, 隋永新, 杨怀江, 张春雷 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所