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　　申请号：201310426422

申请人：哈尔滨工业大学
       
摘要：一种基于复杂轨迹的金刚石研磨方法，属于超精密切削加工技术领域，涉及一种金刚石研磨方法。所述方法包括如下步骤：（1）设置适当的研磨机构尺寸；（2）计算金刚石工件研磨的放置位置；（3）检验计算得到的放置位置是否可以保证研磨过程中金刚石工件始终与砂轮盘接触而不脱离，若不能保证则返回步骤（2），若能够保证则继续下一步；（4）采用优化算法使得研磨速度的方向最大程度的在研磨平面内做360度的均匀变化，由此计算得到研磨机构各个轴的转速，用所计算的转速对金刚石工件表面进行研磨加工。本发明不需要寻找金刚石工件的易磨方向，且能够磨出较低的表面粗糙度值，Ra值可达约1nm。

独立权利要求：1.一种基于复杂轨迹的金刚石研磨方法，其特征在于所述研磨方法包括如下步骤：（1）设置适当的研磨机构尺寸；（2）计算金刚石工件研磨的放置位置；（3）检验计算得到的放置位置是否可以保证研磨过程中金刚石工件始终与砂轮盘接触而不脱离，若不能保证则返回步骤（2），若能够保证则继续下一步；（4）采用优化算法使得研磨速度的方向最大程度的在研磨平面内做360度的均匀变化，由此计算得到研磨机构各个轴的转速，用所计算的转速对金刚石工件表面进行研磨加工。

2.根据权利要求1所述的基于复杂轨迹的金刚石研磨方法，其特征在于所述研磨机构尺寸包括往复轴的曲柄长度和连杆长度、行星轴的偏心距、砂轮盘的外径和内径。

3.根据权利要求1所述的基于复杂轨迹的金刚石研磨方法，其特征在于所述设置研磨机构尺寸的方法是设置好研磨机构的尺寸后，采用计算金刚石工件的放置位置的方法检验在该放置位置是否满足在研磨加工过程中无论砂轮盘处于任何位置金刚石工件都不脱离砂轮盘，若不满足则继续调整研磨机构尺寸，直到满足为止。

4.根据权利要求1或3所述的基于复杂轨迹的金刚石研磨方法，其特征在于所述计算金刚石工件的放置位置的方法是： 1）依据设置的尺寸估计砂轮平面可以覆盖到的区域，在这个可以覆盖的区域里排布足够密集的点，给出所有这些点的三维坐标； 2）依据往复轴运动的区间和行星偏心距，计算砂轮盘中心可以到达的所有点的坐标，再根据砂轮盘的外径和内径求得砂轮盘中心在各个位置时所覆盖的区域； 3）依次检验1）中的点，若该点总是在砂轮盘的覆盖区域则保留该点，若该点不总是在砂轮盘的覆盖区域则删除该点； 4）将3）中保留下来的点画在坐标系中，得到由这些点描绘的区域，即为研磨的金刚石工件与砂轮盘的接触区域，该区域就决定了金刚石工件的放置位置。

5.根据权利要求1所述的基于复杂轨迹的金刚石研磨方法，其特征在于所述被优化算法优化的目标函数为研磨平面内研磨角度分布的标准差，该标准差的计算方法为： 1）在Matlab的Simulink工具箱中建立研磨机构的多体动力学模型； 2）计算各个时刻研磨接触点在研磨盘和金刚石工件上的速度； 3）计算各个时刻研磨速度及其在研磨平面中的方向角； 4）计算方向角在360度范围里的分布； 5）计算分布的标准差。

6. 根据权利要求5所述的基于复杂轨迹的金刚石研磨方法，其特征在于所述优化得到的最佳的各轴转速为目标函数取得最小值时往复轴、行星轴和主轴的转速。