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)分析與驗證方法。

背景技術：

1、目前，國內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、刨床等機床進行加工，加工過程中包含空行程等非連續(xù)運動，例如，立式銑床在完成一個切削位置的工作后，往往需要移動到另一個位置繼續(xù)進行工作，這個移動過程不涉及材料去除，導致生產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)加工轉變成連續(xù)加工的方法，可有效提高生產效率和加工精度。但擺線旋分加工機床的專用性較強不利于推廣，若獲取擺線各參數(shù)對擺線形狀的影響，則能夠有效的擴大擺線旋分機床的應用范圍，提高擺線旋分加工通用性，因此有必要對擺線旋分加工的擺線各參數(shù)進行分析。

技術實現(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)分析與驗證方法，用于分析擺線各參數(shù)對擺線形狀的影響，以擴大擺線旋分機床的應用范圍。

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

3、建立擺線加工過程中的切削點的運動軌跡公式；

4、基于切削點的運動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、通過驗證單元對擺線軌跡的有效性進行驗證；

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

8、進一步，切削點的運動軌跡公式為：

9、；

10、；

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

12、對應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)生圓公轉角、切削點到發(fā)生圓圓心的距離、發(fā)生圓自轉角和擺線發(fā)生的初始角。

13、進一步，當發(fā)生圓公轉角取變量時，基于運動軌跡公式，發(fā)生圓自轉角隨發(fā)生圓公轉角變化；擺線基圓半徑、發(fā)生圓半徑、切削點到發(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)生圓公轉角取值下的擺線軌跡，并在擺線軌跡的有效性驗證通過后，對比不同發(fā)生圓公轉角取值下的擺線軌跡，獲取發(fā)生圓公轉角和發(fā)生圓自轉角對擺線形狀的影響。

15、進一步，擺線發(fā)生的初始角用于調整刀軸和工件在圓周方向的相對位置；當擺線發(fā)生的初始角取定值時，擺線基圓半徑、發(fā)生圓半徑、發(fā)生圓公轉角和切削點到發(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證通過后，對比不同擺線發(fā)生的初始角取值下的擺線軌跡，獲取擺線發(fā)生的初始角對擺線形狀的影響。

17、進一步，當切削點到發(fā)生圓圓心的距離取變量時，切削點到發(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證通過后，對比不同切削點到發(fā)生圓圓心的距離取值下的擺線軌跡，獲取切削點到發(fā)生圓圓心的距離對擺線形狀的影響。

19、進一步，當擺線基圓半徑和發(fā)生圓半徑取變量時，發(fā)生圓公轉角、切削點到發(fā)生圓圓心的距離、發(fā)生圓自轉角和擺線發(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證通過后，對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，其是由兩個伺服主軸分別驅動工件和刀具分別以一定的轉速同步旋轉，使切削點按擺線軌跡運動，由此建立關于切削點的運動軌跡公式，從中能夠獲取到擺線旋分加工過程中的影響參數(shù)，分別取其中關聯(lián)或不關聯(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)有的擺線旋分機床，能夠擴大其應用范圍，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上，對擺線軌跡的有效性進行驗證，以驗證參數(shù)不同取值時實際加工場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)，能夠更加真實的獲取各參數(shù)在實際加工場景下對擺線形狀的影響。

24、3、本方案，能夠明確影響擺線形狀和加工過程的關鍵參數(shù)，以調節(jié)相應的參數(shù)，使現(xiàn)有擺線旋分機床適用更多的工件加工場景，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、進一步，驗證單元包括數(shù)據(jù)采集模塊、驗證機構、第一驗證模塊和主控模塊；

26、數(shù)據(jù)采集模塊用于對擬分析的影響參數(shù)中選取的項所取變量以及其余擬分析的影響參數(shù)所取定值進行采集，并基于切削點的運動軌跡公式獲取與所取變量和所取定值組數(shù)對應的擺線軌跡；

27、驗證機構包括底座，底座上設置有y軸滑臺，底座上還設置有驅動y軸滑臺運行的y軸伺服電機，y軸滑臺上設置有y軸托板；y軸托板上設置有x軸滑臺，y軸托板上還設置有驅動x軸滑臺運行的x軸伺服電機，x軸滑臺上設置有x軸托板；x軸托板上設置支撐架，支撐架之間轉動連接有工作臺，工作臺中部開設有工作孔，且工作孔內套接有工作套，工作套內轉動連接有用于固定工件的卡盤，支撐架上設置有用于驅動工作臺轉動的第一角度伺服電機，工作臺上設置有用于驅動卡盤轉動的第二角度伺服電機；底座上還固定連接有立柱，立柱側面設置有z軸滑臺，立柱側面還設置有用于驅動z軸滑臺運行的z軸伺服電機，z軸滑臺上設置有主軸箱，主軸箱遠離z軸滑臺一端設置有用于固定刀具的主軸，主軸箱頂部設置有用于驅動主軸運行的減速電機；

28、第一驗證模塊包括設置于y軸伺服電機、x軸伺服電機、z軸伺服電機、第一角度伺服電機和第二角度伺服電機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行信息，基于工件加工信息和刀具運行信息控制y軸伺服電機、x軸伺服電機、z軸伺服電機、第一角度伺服電機和第二角度伺服電機運行，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證軌跡，對比驗證軌跡與擺線軌跡輸出第一驗證結果。

30、進一步，卡盤包括卡盤體和滑動連接于卡盤體上的卡爪，卡盤體側壁固定連接有用于驅動卡爪滑動的卡合電機，卡合電機的輸出軸處設置有第二角位傳感器；

31、驗證單元還包括第二驗證模塊；第二驗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置的驗證觸點，驗證觸點由導電材料制成且為伸縮結構，初始狀態(tài)下驗證觸點端部延伸至卡爪外，同一卡爪上的驗證觸點電連接于同一接電模塊，各卡爪靠近卡盤體中心一端設置有第一壓力傳感器，卡合電機、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并控制卡合電機運行，在第一壓力傳感器采集的壓力信號滿足預設值時，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、x軸伺服電機、z軸伺服電機、第一角度伺服電機和第二角度伺服電機運行同時控制接電模塊切換不同的驗證觸點與主控模塊電連接，基于與主控模塊電連接的驗證觸點檢測工件電阻值實時變化量，基于驗證軌跡獲取加工區(qū)域的截面信息，基于加工區(qū)域的截面信息獲取各驗證觸點之間的工件截面面積，基于卡爪間的距離、驗證觸點之間的工件電阻值實時變化量以及驗證觸點之間的工件截面面積計算工件的實際實時損失量，基于擺線軌跡獲取工件的實時損失量，對比和輸出第二驗證結果。

33、進一步，實際實時損失量的計算公式如下：

34、；

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

36、進一步，驗證單元還包括第三驗證模塊，第三驗證模塊包括若干固定連接于卡盤體表面的質量傳感器，質量傳感器與主控模塊電連接，質量傳感器用于檢測驗證加工的工件的多個時刻的實際質量，基于工件的實時損失量，通過如下公式計算驗證加工的工件的多個時刻的質量：

37、；

38、式中，為驗證加工的工件的初始質量，為驗證加工的工件的密度；

39、對比和輸出第三驗證結果。

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)的軌跡驗證方法，能夠在驗證工件加工過程中對實際的擺線軌跡進行實時獲取，基于實時獲取的實際擺線軌跡（驗證軌跡）與軟件或公式等模擬輸出的擺線軌跡對比，能夠對軟件或公式等模擬輸出的擺線軌跡的有效性進行驗證，從而更加準確地獲取各參數(shù)對擺線形狀的影響情況。

42、2、本方案，基于所設定的變量和定值獲得的擺線軌跡，能夠獲取到對驗證工件加工的整個時段工件的加工區(qū)域截面變化情況，并運算出驗證工件在擺線旋分加工技術下預估切削掉的金屬量；通過在驗證工件加工過程中對驗證工件的實際電阻變化進行獲取，基于實際電阻變化能夠通過公式推導計算出驗證工件在擺線旋分加工技術下實際切削掉的金屬量；將預估切削掉的金屬量與實際切削掉的金屬量比對，即能夠反映出當前時段的實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，進一步準確地獲取各參數(shù)對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下切削掉的金屬量對比基礎上，進一步引入對驗證工件的質量檢測驗證，與擺線旋分加工技術下切削掉的金屬量變化類似，擺線旋分加工技術下切削后的驗證工件質量實時變化，基于整個加工時段預估的質量變化與實際的質量變化對比，即能夠反映出當前時段的實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，進一步準確地獲取各參數(shù)對擺線形狀的影響情況。

44、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點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)明的實踐了解到。