申請(qǐng)?zhí)枺?01310426422

申請(qǐng)人：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
       
摘要：一種基于復(fù)雜軌跡的金剛石研磨方法，屬于超精密切削加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種金剛石研磨方法。所述方法包括如下步驟：（1）設(shè)置適當(dāng)?shù)难心C(jī)構(gòu)尺寸；（2）計(jì)算金剛石工件研磨的放置位置；（3）檢驗(yàn)計(jì)算得到的放置位置是否可以保證研磨過程中金剛石工件始終與砂輪盤接觸而不脫離，若不能保證則返回步驟（2），若能夠保證則繼續(xù)下一步；（4）采用優(yōu)化算法使得研磨速度的方向最大程度的在研磨平面內(nèi)做360度的均勻變化，由此計(jì)算得到研磨機(jī)構(gòu)各個(gè)軸的轉(zhuǎn)速，用所計(jì)算的轉(zhuǎn)速對(duì)金剛石工件表面進(jìn)行研磨加工。本發(fā)明不需要尋找金剛石工件的易磨方向，且能夠磨出較低的表面粗糙度值，Ra值可達(dá)約1nm。

獨(dú)立權(quán)利要求：1.一種基于復(fù)雜軌跡的金剛石研磨方法，其特征在于所述研磨方法包括如下步驟：（1）設(shè)置適當(dāng)?shù)难心C(jī)構(gòu)尺寸；（2）計(jì)算金剛石工件研磨的放置位置；（3）檢驗(yàn)計(jì)算得到的放置位置是否可以保證研磨過程中金剛石工件始終與砂輪盤接觸而不脫離，若不能保證則返回步驟（2），若能夠保證則繼續(xù)下一步；（4）采用優(yōu)化算法使得研磨速度的方向最大程度的在研磨平面內(nèi)做360度的均勻變化，由此計(jì)算得到研磨機(jī)構(gòu)各個(gè)軸的轉(zhuǎn)速，用所計(jì)算的轉(zhuǎn)速對(duì)金剛石工件表面進(jìn)行研磨加工。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)雜軌跡的金剛石研磨方法，其特征在于所述研磨機(jī)構(gòu)尺寸包括往復(fù)軸的曲柄長(zhǎng)度和連桿長(zhǎng)度、行星軸的偏心距、砂輪盤的外徑和內(nèi)徑。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)雜軌跡的金剛石研磨方法，其特征在于所述設(shè)置研磨機(jī)構(gòu)尺寸的方法是設(shè)置好研磨機(jī)構(gòu)的尺寸后，采用計(jì)算金剛石工件的放置位置的方法檢驗(yàn)在該放置位置是否滿足在研磨加工過程中無論砂輪盤處于任何位置金剛石工件都不脫離砂輪盤，若不滿足則繼續(xù)調(diào)整研磨機(jī)構(gòu)尺寸，直到滿足為止。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的基于復(fù)雜軌跡的金剛石研磨方法，其特征在于所述計(jì)算金剛石工件的放置位置的方法是： 1）依據(jù)設(shè)置的尺寸估計(jì)砂輪平面可以覆蓋到的區(qū)域，在這個(gè)可以覆蓋的區(qū)域里排布足夠密集的點(diǎn)，給出所有這些點(diǎn)的三維坐標(biāo)； 2）依據(jù)往復(fù)軸運(yùn)動(dòng)的區(qū)間和行星偏心距，計(jì)算砂輪盤中心可以到達(dá)的所有點(diǎn)的坐標(biāo)，再根據(jù)砂輪盤的外徑和內(nèi)徑求得砂輪盤中心在各個(gè)位置時(shí)所覆蓋的區(qū)域； 3）依次檢驗(yàn)1）中的點(diǎn)，若該點(diǎn)總是在砂輪盤的覆蓋區(qū)域則保留該點(diǎn)，若該點(diǎn)不總是在砂輪盤的覆蓋區(qū)域則刪除該點(diǎn)； 4）將3）中保留下來的點(diǎn)畫在坐標(biāo)系中，得到由這些點(diǎn)描繪的區(qū)域，即為研磨的金剛石工件與砂輪盤的接觸區(qū)域，該區(qū)域就決定了金剛石工件的放置位置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)雜軌跡的金剛石研磨方法，其特征在于所述被優(yōu)化算法優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)為研磨平面內(nèi)研磨角度分布的標(biāo)準(zhǔn)差，該標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算方法為： 1）在Matlab的Simulink工具箱中建立研磨機(jī)構(gòu)的多體動(dòng)力學(xué)模型； 2）計(jì)算各個(gè)時(shí)刻研磨接觸點(diǎn)在研磨盤和金剛石工件上的速度； 3）計(jì)算各個(gè)時(shí)刻研磨速度及其在研磨平面中的方向角； 4）計(jì)算方向角在360度范圍里的分布； 5）計(jì)算分布的標(biāo)準(zhǔn)差。

6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于復(fù)雜軌跡的金剛石研磨方法，其特征在于所述優(yōu)化得到的最佳的各軸轉(zhuǎn)速為目標(biāo)函數(shù)取得最小值時(shí)往復(fù)軸、行星軸和主軸的轉(zhuǎn)速。