【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及諧振子加工，具體涉及一種半球諧振子加工裝置及方法。
技術介紹
1、半球諧振陀螺儀是一種用于測量和保持方向穩定的傳感器，其具有高精度、高穩定性、快速響應、功耗低以及抗沖擊和振動的優點。如今，半球諧振陀螺儀已在導彈制導、天文觀測、自動駕駛和航空航天等多個領域中都發揮著重要作用，而半球諧振子作為半球諧振陀螺儀的核心部件，其加工質量將直接影響陀螺儀的工作性能。
2、石英半球諧振子為薄壁半球型殼體結構，具有結構復雜、尺寸小等特點，在加工時有極高的精度要求。諧振子多采用熔融石英制備，石英屬于硬脆材料，在加工過程中容易發生碎裂或裂紋。
3、目前，在采用小直徑球頭砂輪對諧振子進行超精密加工的方法中，采用兩軸聯動的方式對各個部分進行加工，導致在部分區域磨削精度較差，同時，兩軸聯動的加工方式導致磨削過程中球頭砂輪的輪廓誤差復印到諧振子表面，影響諧振子的加工精度。
技術實現思路
1、鑒于上述問題，提出了本專利技術以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種半球諧振子加工裝置及方法。
2、根據本專利技術的一個方面，提供一種半球諧振子加工裝置包括：底座，包括滑動連接的第一滑臺和第二滑臺，第一滑臺相對第二滑臺沿第一方向滑動，第二滑臺相對第一滑臺沿第二方向滑動；滑體，與第一滑臺滑動連接，可沿著靠近或遠離第二滑臺的第三方向滑動，第一滑臺、第二滑臺和滑體相互垂直；第一轉軸，固接在滑體的側壁上，可沿著第四方向自轉，側壁為滑體與第一滑臺垂直，且靠近第二滑臺的
3、可選地，在根據本專利技術的加工裝置中，還包括：墊塊，布置在第二轉軸和第二固定器之間；墊塊靠近第二固定器一側設置有預設角度的坡度，使得球頭砂輪按照預設角度斜軸加工待加工的半球諧振子。
4、可選地，在根據本專利技術的加工裝置中，還包括：第一驅動器，與第一滑臺連接，用于驅動第一滑臺在第一方向滑動；第二驅動器，與第二滑臺連接，用于驅動第二滑臺在第二方向滑動；第三驅動器，與滑體連接，用于驅動滑體在第三方向滑動；第四驅動器，與第一轉軸連接，用于驅動第一轉軸沿第四方向自轉；第五驅動器，與第二轉軸連接，用于驅動第二轉軸沿第五方向自轉。
5、可選地，在根據本專利技術的加工裝置中，還包括：控制器，分別與第一驅動器、第二驅動器、第三驅動器、第四驅動器和第五驅動器連接，用于基于預設的加工路徑控制第一驅動器、第二驅動器、第三驅動器、第四驅動器和第五驅動器工作。
6、可選地，在根據本專利技術的加工裝置中，第一固定器為真空吸盤。
7、根據本專利技術的又一個方面，提供一種半球諧振子加工方法，適于通過上述裝置執行，包括：在砂輪坐標系下建立砂輪數學模型，在工件坐標系下建立半球諧振子數學模型；分別將砂輪數學模型和半球諧振子數學模型轉換為基于基坐標系的砂輪轉換模型和半球諧振子轉換模型；根據砂輪轉換模型和半球諧振子轉換模型，確定第二轉軸的轉動范圍；根據轉動范圍，確定第一滑臺、第二滑臺、滑體、第一轉軸和第二轉軸的加工路徑；根據加工路徑，驅動第一滑臺、第二滑臺、滑體、第一轉軸和第二轉軸，以便砂輪加工半球諧振子。
8、可選地，在根據本專利技術的加工方法中，砂輪數學模型包括球頭子模型和砂輪桿子模型，半球諧振子數學模型包括內圓桿子模型、內圓角子模型、內球面子子模型、外球面子模型、外圓角子模型和外圓桿子模型。
9、可選地，在根據本專利技術的加工方法中，分別將砂輪數學模型和半球諧振子數學模型轉換為基于基坐標系的砂輪轉換模型和半球諧振子轉換模型，包括：利用第一轉換映射矩陣，將砂輪數學模型的各子模型轉換為對應的砂輪轉換子模型；利用第二轉換映射矩陣，將半球諧振子數學模型的各子模型轉換為對應的諧振子轉換子模型。
10、可選地，在根據本專利技術的加工方法中，根據砂輪轉換模型和半球諧振子轉換模型，確定第二轉軸的轉動范圍，包括：沿基坐標系y軸方向進行切片，并對砂輪轉換模型的任一子模型分別和半球諧振子轉換模型的各子模型進行干涉分析求解，得到第二轉軸允許的轉動范圍。
11、可選地，在根據本專利技術的加工方法中，根據轉動范圍，確定第一滑臺、第二滑臺、滑體、第一轉軸和第二轉軸的加工路徑，包括：利用轉動范圍，對砂輪數學模型和半球諧振子數學模型進行求解，得到加工點的移動路徑；基于加工點的移動路徑，確定第一滑臺、第二滑臺、滑體、第一轉軸和第二轉軸的加工路徑。
12、可選地，在根據本專利技術的加工方法中，內圓桿子模型表示為：
13、
14、內圓角子模型表示為：
15、
16、內球面子模型表示為：
17、
18、外球面子模型表示為：
19、
20、外圓角子模型表示為：
21、
22、外圓桿模型表示為：
23、
24、其中，d為諧振子中心桿直徑，r為諧振子內外圓角半徑，r為諧振子內球面半徑，h為諧振子壁厚，l為諧振子球心到外元桿末端長度。
25、可選地，在根據本專利技術的加工方法中，球頭子模型表示為：
26、
27、砂輪桿子模型表示為：
28、
29、其中rs為球頭半徑，l為砂輪桿長。
30、可選地，在根據本專利技術的加工方法中，第一轉換映射矩陣表示為：
31、其中，α為砂輪坐標系相對于基坐標系的變換傾角，變換傾角與球頭砂輪斜軸加工諧振子的預設角度相同，β為砂輪坐標系相對于基坐標系的變換轉角，變換轉角指示第二轉軸的轉動角度。
32、可選地，在根據本專利技術的加工方法中，第二轉換映射矩陣表示為：
33、其中，c為諧振子坐標系相對于基坐標系的x軸平移量，d為半球諧振子坐標系相對于基坐標系的y軸平移量。
34、可選地，在根據本專利技術的加工方法中，變換后的砂輪轉換子模型表示為：
35、其中，xt、yt、zt分別表示目標子模型轉換前的坐標值，xt′、yt′、zt′分別表示目標子模型轉換后的坐標值。
36、可選地，在根據本專利技術的加工方法中，變換后的諧振子轉換子模型表示為：
37、其中，xw、yw、zw分別表示目標子模型轉換前的坐標值，xw′、yw′、zw′分別表示目標子模型轉換后的坐標值。
38、根據本專利技術的方案，利用第一滑臺、第二滑臺、滑體、第一轉軸和第二轉軸實現了球頭砂輪加工半球諧振子內球面及外球面時的三軸聯動加工，避免了加工時將砂輪輪廓誤差復印至工件表面，提高加工精度。
39、根據本專利技術的方案，提供了一種三軸聯動的超精密磨削的方法，能夠在避免干本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種半球諧振子加工裝置，包括：
2.如權利要求1所述的裝置，還包括：
3.如權利要求1所述的裝置，還包括：
4.如權利要求3所述的裝置，還包括：
5.如權利要求1所述的裝置，其中，所述第一固定器為真空吸盤。
6.一種半球諧振子加工方法，適于通過如權利要求1至5任一項所述的裝置執行，所述方法包括：
7.如權利要求6所述的方法，其中，所述砂輪數學模型包括球頭子模型和砂輪桿子模型，所述半球諧振子數學模型包括內圓桿子模型、內圓角子模型、內球面子子模型、外球面子模型、外圓角子模型和外圓桿子模型。
8.如權利要求7所述的方法，其中，分別將所述砂輪數學模型和半球諧振子數學模型轉換為基于基坐標系的砂輪轉換模型和半球諧振子轉換模型，包括：
9.如權利要求8所述的方法，其中，根據所述砂輪轉換模型和半球諧振子轉換模型，確定第二轉軸的轉動范圍，包括：
10.如權利要求9所述的方法，其中，根據所述轉動范圍，確定第一滑臺、第二滑臺、滑體、第一轉軸和第二轉軸的加工路徑，包括：
【技術特征摘要】
1.一種半球諧振子加工裝置，包括：
2.如權利要求1所述的裝置，還包括：
3.如權利要求1所述的裝置，還包括：
4.如權利要求3所述的裝置，還包括：
5.如權利要求1所述的裝置，其中，所述第一固定器為真空吸盤。
6.一種半球諧振子加工方法，適于通過如權利要求1至5任一項所述的裝置執行，所述方法包括：
7.如權利要求6所述的方法，其中，所述砂輪數學模型包括球頭子模型和砂輪桿子模型，所述半球諧振子數學模型包括內圓桿...
【專利技術屬性】
技術研發人員：尹韶輝，袁家斌，郭曦鵬，
申請(專利權)人：江蘇優普納科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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