【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超精密加工，特别涉及一种单晶金刚石圆弧刀具分度刃磨方向优化方法。
技术介绍
1、对于超精密切削加工工艺来说，要获得零件形状尺寸的高精度和加工表面的超光滑，除了必须拥有超精密的机床、高分辨率的检测仪器和超稳定的加工环境条件以外，还须具备进行切削加工的高精度金刚石刀具。随着超精密加工技术的不断发展，对超精密切削刀具的要求也日益提高，特别是在面对各种难切削复合材料、工程陶瓷和硬脆非金属材料时，对超精密切削刀具的需求变得更加迫切。单晶金刚石具有硬度高、耐磨性好、强度高和导热性好等优良物理特性以及优良的抗腐蚀性和化学稳定性，在切削加工时不易黏刀和产生积屑瘤，可以刃磨出极其锋利的刃口，这些特点使得单晶金刚石刀具在现代切削加工领域展现出无法替代的优势，被誉为当代最有希望的刀具材料之一，但单晶金刚石晶体自身的高硬度、耐磨损、难焊接、各向异性等特点，给刀具的加工带来了很大的难度，既要考虑刃磨效率，又要考虑刃磨精度，因此在采用机械刃磨法加工圆弧刀具时，采用分度刃磨法，采取多面组合，进行小分度研磨，做成近似于圆弧形的后刀面。目前的技术是在刃磨过程中离线确定每个分度刃磨面的易磨方向，以提高圆弧刀具刃磨效率，这种方法主要依赖人工或者仪器进行判断，经验要求高，耗时长，为更好的提高刀具刃磨效率，本专利技术在单晶金刚石刀具在线识别刃磨方向的基础上，研究了单晶金刚石刀具刃磨方向的在线优化方法，提高圆弧刀具刃磨效率，进而提高刀具刃磨质量。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种单晶金刚石圆弧刀具分
2、一种单晶金刚石圆弧刀具分度刃磨方向优化方法，包括以下步骤：
3、步骤一、刀具刃磨轨迹模型的确定
4、在刃磨单晶金刚石圆弧刀具时，第一个面的晶向位置一般选在处于磨盘半径的中间位置刃磨接触点a。这样既可以保证刃磨速度合适大小，又能使刀具刃磨时不至于受振动的影响，导致刀具质量下降。对后刀面进行分度刃磨加工出圆弧形，每一分度面刃磨结束之后，将刀具旋转一个分度角刃磨下一个分度面。由于金刚石晶体的各向异性，不同晶面上不同晶向的刃磨效率各不相同，通常根据金刚石晶体三种典型晶面即(100)晶面、(110)晶面和(111)晶面上的硬度分布曲线，在单晶金刚石刀具上通过仪器测量方法找出分度面上的易磨方向。若加工圆弧刀具需要5个分度面依次刃磨，根据实验分析，可根据测量方法预先确定每一分度面易磨位置点，形成一条刃磨轨迹。在实际刃磨时，到达刃磨轨迹点后根据识别模型判断当前分度面刃磨方向是否为易磨方向，如果有偏差，根据方向优化方法在轨迹点附近移动刀具位置，从而使刀具在易磨方向上进行刃磨。
5、步骤二、刀具刃磨方向偏差函数的构造
6、为了更好的优化刀具的刃磨方向，需要了解当前刀具刃磨方向距离预期易磨方向的偏差情况。这就需要构造出一个“偏差函数”，用偏差函数值代表偏差大小，偏差函数中的变量参数是刀具位置在x、y轴上的位移量δx、δy。通过逐步调整偏差函数的参数，使得偏差函数逐渐变小，取得极小值，即参数逐渐优化到最佳，从而得到最合适的位置参数，使刀具刃磨面最接近易磨方向。本专利技术通过比较实际刃磨方向和预期易磨方向之间的偏差，并将这个偏差进行处理得到平方误差损失值，构造出的偏差函数如式(1)所示。
7、
8、式中：z为当前刀具刃磨方向距离预期易磨方向的偏差情况，ai为目标类别向量，bi为当前识别类别向量，ki为权值系数。
9、权值系数ki的确定要根据具体试验情况所决定，经不断尝试后确定ki＝(1.6,1.2,1)时最为合适。
10、步骤三、刀具刃磨方向优化方法。
11、刀具在磨盘上的位置(x，y)变化会影响偏差函数值的大小，对于这样两个变量的寻优系统可有多种实现方法。这里本专利技术基于自动搜索寻优控制方法中的步进搜索法控制刀具位置的改变。根据对刃磨机床特性的了解可以大体确定坐标参数的寻找范围，并找到确定的起始点(x0，y0)。在给定起始点后，先沿x坐标轴正向增加一步δxi，δxi称为步距。此时计算偏差函数值变化量δzi＝zi-zi-1，若δzi＜0，即偏差函数值变小，则说明此时刀具在往易磨方向移动，寻优方向是正确的。下一步便是按照公式(2)继续沿x坐标轴正向增加下一步δxi+1，步距δxi+1的大小与δzi相关。若δzi＞0，即偏差函数值变大，则说明此时刀具在远离易磨方向，寻优方向错误，则按照公式(2)沿x坐标轴负向增加下一步δxi+1。在x坐标轴上移动的过程中，若出现偏差函数值不断减小直到前进一步后出现偏差函数值增大的情况时，退回半步，认为此时x坐标轴上的位置坐标已到达最优值，在接下来的刀具移动中保持不变。
12、δxi+1＝-kδzi|sign(δziδxi) (2)
13、δyi+1＝-kδzi|sign(δziδyi) (3)
14、然后沿y坐标轴正向增加下一步δyi，它的下一步δyi+1按照公式(3)进行移动。之后的移动规律同上面x坐标轴上的相同，当找到y坐标轴上的位置坐标最优值时，对两个轴向都已经搜索成功，可确认寻优结束。当前位置即可确定为单晶金刚石刀具分度刃磨面的易磨方向，当刃磨一段时间之后，刀具转到下一分度面，继续按照以上寻优方法搜索此时刃磨面的易磨方向，直到单晶金刚石圆弧刀具刃磨完成。
15、本专利技术的有益效果：
16、本专利技术采用采用步长可变的步进搜索法可实现在线优化刀具的刃磨方向，没有了离线金刚石晶体定向的时间，更加自动化和智能化，有效提高了刀具的刃磨效率。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种单晶金刚石圆弧刀具分度刃磨方向优化方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种单晶金刚石圆弧刀具分度刃磨方向优化方法，其特征在于：步骤二中权值系数ki＝(1.6,1.2,1)。
3.根据权利要求1所述的一种单晶金刚石圆弧刀具分度刃磨方向优化方法，其特征在于：步骤二中基于自动搜索寻优控制方法采用步进搜索法控制刀具位置的改变。
【技术特征摘要】
1.一种单晶金刚石圆弧刀具分度刃磨方向优化方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种单晶金刚石圆弧刀具分度刃磨方向优化方法，其特征在于：步骤二中权值系数ki...
【专利技术属性】
技术研发人员：马海涛，冯雪雯，夏大宇，吴怡帆，赵彬，翟宇飞，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。