浙江大學劉曉健獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉浙江大學申請的專利一種五軸機床雙擺頭構型的正向設計方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119758870B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-26發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202411902244.9,技術領域涉及:G05B19/404;該發明授權一種五軸機床雙擺頭構型的正向設計方法是由劉曉健;李曉猛;王陽;裘樂淼;張樹有;單廣治設計研發完成,并于2024-12-23向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種五軸機床雙擺頭構型的正向設計方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種五軸機床雙擺頭構型的正向設計方法。根據該加工工件生成刀軌,提取刀軌姿態集合;將刀軌姿態集合高斯映射在高斯球中以離散點表示;識別離散點中的邊界點并連接形成姿態連續區域;判斷高斯球的頂點是否屬于姿態連續區域,將第一旋轉軸件與第二旋轉軸件的夾角和第二旋轉軸件與刀具軸的夾角作為軸間角,通過姿態連續區域計算軸間角的可行域;隨后設置軸間角與兩平移向量之間的關系,以實現機床雙擺頭零旋轉半徑的設計與非線性誤差的消除。本發明從復雜曲面工件加工需求出發,對五軸機床雙擺頭構型的軸間角可行域以及平移向量關系進行正向設計,具有曲面加工刀軌姿態精準可達、可消除非線性誤差并避免平動軸補償等優勢。
本發明授權一種五軸機床雙擺頭構型的正向設計方法在權利要求書中公布了:1.一種五軸機床雙擺頭構型的正向設計方法,其特征在于,方法包括以下步驟: 步驟1:根據待加工工件生成刀軌,提取刀軌中姿態部分,形成刀軌姿態集合; 步驟2:將刀軌姿態集合進行高斯映射,高斯映射后使得刀軌姿態在高斯球中以離散點表示; 步驟3:識別高斯球中的全部離散點中的邊界點,連接邊界點形成姿態連續區域并提取姿態連續區域的邊界曲線; 步驟4:對高斯球的頂點是否屬于姿態連續區域進行判斷,將雙擺頭第一旋轉軸件與第二旋轉軸件之間的夾角α1和第二旋轉軸件與刀具軸之間的夾角α2均作為軸間角,通過邊界曲線計算得到兩個軸間角的可行域; 步驟5:設置軸間角α1與由第一旋轉軸件中心O1指向第二旋轉軸件中心O2的平移向量v1、由第二旋轉軸件中心O2指向刀具末端PT的平移向量v2之間的關系,并且結合軸間角α1和兩個平移向量之間的關系、兩個軸間角的可行域正向構造機床雙擺頭并進行制造; 當姿態連續區域包含高斯球頂點時,所述步驟4具體為: 4.1A雙擺頭第一旋轉軸件與第二旋轉軸件之間的夾角α1和第二旋轉軸件與刀具軸之間的夾角α2均作為軸間角,設置兩個軸間角的角度相等; 4.2A在步驟3的邊界曲線中提取極角最大的點的極角作為姿態連續區域的最大極角θS; 4.3A根據姿態連續區域的最大極角θS,按照以下公式設置兩個軸間角的可行域: 其中,θS表示姿態連續區域包含高斯球頂點時,姿態連續區域的最大極角; 當姿態連續區域不包含高斯球頂點時,所述步驟4具體為: 4.1B在步驟3的邊界曲線中提取極角最大的點的極角作為姿態連續區域的最大極角θmax,在步驟3的邊界曲線中提取極角最小的點的極角作為姿態連續區域的最小極角θmin; 4.2B根據姿態連續區域的最大極角θmax、最小極角θmin,按照以下公式設置兩個軸間角的可行域: 在ɑ1≥α2時: θmax-α2≤α1≤θmin+α2 在α2≥α1時: θmax-α1≤α2≤θmin+α1 其中,θmax、θmin分別表示姿態連續區域不包含高斯球頂點時,姿態連續區域的最大極角、姿態連續區域的最小極角; 所述步驟5具體為: 首先以第一旋轉軸件中心O1為原點,第一旋轉軸件軸線朝向刀具的方向作為z軸建立第一坐標系,在第一坐標系下建立由第一旋轉軸件中心O1指向第二旋轉軸件中心O2的平移向量v1,v1=x1,y1,z1,x1、y1、z1分別表示在第一坐標系下平移向量v1在x、y、z軸方向上的分量; 隨后以第二旋轉軸件中心O2為原點,第二旋轉軸件軸線朝向刀具的方向作為z軸建立第二坐標系,在第二坐標系下建立由第二旋轉軸件中心O2指向刀具末端PT的平移向量v2,v2=x2,y2,z2,x2、y2、z2分別表示在第二坐標系下平移向量v2在x、y、z軸方向上的分量; 然后根據兩個平移向量建立和軸間角α1的關系,具體如下公式: x1=0 z2sinα1=-y1 最后結合軸間角α1和兩個平移向量之間的關系、兩個軸間角的可行域正向構造機床雙擺頭并進行制造。
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