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申请/专利权人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心

摘要：本发明公开了一种单刃金刚石球头铣刀偏心轮廓误差补偿方法，涉及超精密加工技术领域，包括步骤一、单刃金刚石球头铣刀刀具半径测量；步骤二、在工件测试加工区域铣削微凹坑；步骤三、铣刀偏心误差的简化标定；步骤四、构建铣刀偏心轮廓数学表达式；步骤五、曲面刀触角的计算；步骤六、刀具偏心轮廓补偿；步骤七、对零件进行超精密加工；本发明可以实现复杂曲面加工中刀具偏心误差的精密补偿，提高零件加工面型精度，相比于现有技术仅针对铣刀半径进行补偿，本发明通过对刀具整个圆弧轮廓进行偏心补偿，补偿精度更高。

主权项：1.一种单刃金刚石球头铣刀偏心轮廓误差补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、单刃金刚石球头铣刀刀具半径测量，在光学显微镜下观察，同时利用无尘脱脂棉将铣刀刃口擦拭干净，将铣刀固定在V形量块上，利用半径波幅轮廓测量仪测量得到铣刀圆弧半径r；步骤二、在工件测试加工区域铣削微凹坑，调整铣削轴轴线与工件轴平行，将所使用的单刃金刚石球头铣刀装夹于机床铣削轴上，启动铣削轴，在工件表面加工得到一微凹坑，微凹坑的深度为a；步骤三、铣刀偏心误差的简化标定，定义铣刀沿水平方向和垂直方向均存在偏心误差且分别为εx和εy，为简化偏心误差补偿过程，取综合偏心量ε为总偏心误差，其计算公式为： 利用测量显微镜观察步骤二加工得到的试切微凹坑，利用最小二乘法测量微凹坑边缘圆弧半径rc，则可以计算得到铣刀偏心误差ε，其计算公式为： 当铣刀偏心误差为正时，表明铣刀整体向外偏心，可以进行偏心误差补偿，当铣刀偏心误差为负时，表明铣刀整体向内偏心，此时刀尖加工存在干涉，无法进行偏心补偿；步骤四、构建铣刀偏心轮廓数学表达式，根据铣刀半径测量值r和铣刀偏心误差标定结果ε建立铣刀偏心轮廓的数学公式，设刀尖对应的偏角为0°，则对不同偏角θ，铣刀偏心轮廓rθ可按如下公式计算： 步骤五、曲面刀触角的计算，在工件坐标系下，对于曲面任意一点x,y,z可以通过数学运算计算得到曲面在该点的空间单位法向量F1,F2,F3，根据刀具摆放角度确定刀具轴线对应的单位方向向量A1,A2,A3，则可以计算得到曲面在该点空间法向量和刀具轴线之间的夹角，即刀触角α，其计算公式为：α＝acosF1A1+F2A2+F3A3；对曲面加工中的每一控制点x,y,z均进行刀触点计算，得到每一点对应的刀触角；步骤六、刀具偏心轮廓补偿，将每一点x,y,z对应的刀触角代入步骤四中铣刀偏心轮廓计算公式rθ，计算得到每一控制点x,y,z对应的铣刀轮廓值rα，则可以计算得到带补偿量的新控制点xn,yn,zn,其计算公式为： 步骤七、带刀具偏心补偿的数控加工程序生成及零件加工，对更新后的控制点进行后置处理，生成带刀具偏心误差补偿的数控加工程序，将程序导入机床数控系统，对零件进行超精密加工。

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