CN114970005A - 超声研磨机轴承夹具动块设计方法、装置及存储介质 - Google Patents

超声研磨机轴承夹具动块设计方法、装置及存储介质 Download PDF

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梁忠伟
萧金瑞
胡彬
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Abstract

本说明书实施例提供了一种超声研磨机轴承夹具动块设计方法、装置及存储介质，其中，方法包括：根据被加工件的外表面确定轴承套圈夹具曲面的B样条曲线；根据所述轴承套圈夹具曲面的B样条曲线确定轴承套圈夹具曲面的B样条曲面；根据所述轴承套圈夹具曲面的B样条曲面确定与所述被加工试件的外表面相适应的数学模型；根据所述数学模型求出相对应的目标函数，从而计算得到与所述被加工件相配合的轴承夹具动块的最优解。

Description

超声研磨机轴承夹具动块设计方法、装置及存储介质
技术领域
本文件涉及计算机技术领域，尤其涉及一种超声研磨机轴承夹具动块设计方法、装置及存储介质。
背景技术
现有的超声强化研磨机只能加工像圆柱滚子轴承这样两边对称便于装夹的轴承，像圆锥滚子轴承或者其他不规则不便于装夹的轴承都无法加工，而像圆锥滚子轴承或者其他不规则的轴承在现实中也具有重要的研究意义，也需要去强化研磨来研究其性质以提高其表面性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超声研磨机轴承夹具动块设计方法、装置及存储介质，旨在解决现有技术中的上述问题。
本发明提供一种超声研磨机轴承夹具动块设计方法，包括：
根据被加工件的外表面确定轴承套圈夹具曲面的B样条曲线；
根据所述轴承套圈夹具曲面的B样条曲线确定轴承套圈夹具曲面的B样条曲面；
根据所述轴承套圈夹具曲面的B样条曲面确定与所述被加工试件的外表面相适应的数学模型；
根据所述数学模型求出相对应的目标函数，从而计算得到与所述被加工件相配合的轴承夹具动块的最优解。
本发明提供一种超声研磨机轴承夹具动块设计装置，包括：
第一确定模块，用于根据被加工件的外表面确定轴承套圈夹具曲面的B样条曲线；
第二确定模块，用于根据所述轴承套圈夹具曲面的B样条曲线确定轴承套圈夹具曲面的B样条曲面；
第三确定模块，用于根据所述轴承套圈夹具曲面的B样条曲面确定与所述被加工试件的外表面相适应的数学模型；
求解模块，用于根据所述数学模型求出相对应的目标函数，从而计算得到与所述被加工件相配合的轴承夹具动块的最优解。
本发明实施例还提供一种超声研磨机轴承夹具动块设计装置，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述超声研磨机轴承夹具动块设计方法的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有信息传递的实现程序，所述程序被处理器执行时实现上述超声研磨机轴承夹具动块设计方法的步骤。
采用本发明实施例，可以解决现有的超声强化研磨机只能加工圆柱滚子轴承的问题，可以基于B样条曲面智能设计出多种与被相应的被加工试件(轴承) 相配合的轴承夹具-动块，从而可以在超声研磨机上加工像圆锥滚子轴承或者其他多种重要的不规则的轴承，为研究除了圆柱滚子轴承之外的其他轴承提供了更多的实验方法。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的超声研磨机轴承夹具动块设计方法的流程图；
图2是本发明实施例的轴承套圈夹具的示意图一；
图3是本发明实施例的轴承套圈夹具的示意图二；
图4是本发明实施例的轴承套圈夹具的示意图三；
图5是本发明装置实施例一的超声研磨机轴承夹具动块设计装置的示意图；
图6是本发明装置实施例二的超声研磨机轴承夹具动块设计装置的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书一个或多个实施例中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本文件的保护范围。
方法实施例
根据本发明实施例，提供了一种超声研磨机轴承夹具动块设计方法，图1 是本发明实施例的超声研磨机轴承夹具动块设计方法的流程图，如图1所示，根据本发明实施例的超声研磨机轴承夹具动块设计方法具体包括：
步骤101，根据被加工件的外表面确定轴承套圈夹具曲面的B样条曲线；步骤101具体包括：
设P1,P2,…,PN，n≥k为给定空间的n个点，根据公式1确定k阶即k-1 次的B样条曲线，根据公式2-4及递推关系确定T的k阶即k-1次的B样条基函数Bi,k(t)：
Figure BDA0003597237750000031
Figure BDA0003597237750000032
Figure BDA0003597237750000033
Figure BDA0003597237750000041
其中，tk≤t≤tn+1，折线P1,P2,…,Pn为P(t)的控制多边形以及在给定参数t轴上的一个分割，
Figure BDA0003597237750000042
ti≤ti+1,i＝0,±1,…。
步骤102，根据所述轴承套圈夹具曲面的B样条曲线确定轴承套圈夹具曲面的B样条曲面；步骤102具体包括：
给定了(m+1)(n+1)个空间点列bi,j，i＝0,1,2,…,n；j＝0,1,2,…,m后，根据公式5定义m×n次B样条曲面；
Figure BDA0003597237750000043
其中，当m＝n＝3时，P(u,v)＝[U]·[N]·[b]·[N]T·[V]T,其中
Figure BDA0003597237750000044
Figure BDA0003597237750000045
[U]＝[u3 u2 u 1]；[V]＝[v3 v2 v 1]，
Figure BDA0003597237750000046
步骤103根据所述轴承套圈夹具曲面的B样条曲面确定与所述被加工试件的外表面相适应的数学模型；
步骤104，根据所述数学模型求出相对应的目标函数，从而计算得到与所述被加工件相配合的轴承夹具动块的最优解。
最后，在本发明实施例中，可以根据所述最优解，将所述被加工件投射到三维空间，采用电火花或者数控铣的加工方法作出与所述被加工件相配合的轴承夹具动块。
本发明基于响应曲面智能设计出一种与被加工试件(轴承)相配合的轴承夹具-动块，确保使强化研磨机可以实现高效的去加工除了圆柱滚子轴承之外的像圆锥滚子轴承或者其他重要的不规则轴承。
如图2、图3和图4所示，1表示圆锥滚子轴承，2表示轴承套圈夹具，3 表示超声变幅工具头。若被加工试件为圆锥滚子轴承，首先会根据要被加工的圆锥滚子轴承的外表面建立一个合适的数学模型，具体方法如下：
设P1,P2,…,PN(n≥k)为给定空间的n个点，由k阶(k-1次)的B样条曲线公式
Figure BDA0003597237750000051
tk≤t≤tn+1其中折线P1,P2,…,Pn为P(t)的控制多边形以及在给定参数t轴上的一个分割，
Figure BDA0003597237750000052
由下列递推关系所得的Bi,k(t)称为T的k阶(或k-1次)B样条基函数：
Figure BDA0003597237750000053
-∞≤t≤+∞，三阶(2次)：
Figure BDA0003597237750000054
得到 B样条曲线，往下再根据B样条曲线推得B样条曲面。具体：给定了(m+1) (n+1)个空间点列bi,j(i＝0,1,2,…,n；j＝0,1,2,…,m)后，可以定义m×n次B样条曲面为：
Figure BDA0003597237750000055
当m＝n＝3时，P(u,v)＝[U]·[N]· [b]·[N]T·[V]T,其中，
Figure BDA0003597237750000056
[U]＝[u3 u2 u 1]； [V]＝[v3 v2 v 1]，
Figure BDA0003597237750000057
通过以上B样条曲面公式构建其对应的一个数学模型。进一步再根据其数学模型求出相对应的目标函数，从而算出最优的解，然后根据其最优的解作出一个如图2所示的与被加工件(轴承)相配合的轴承夹具-动块。图3所加工的圆柱滚子轴承所需的夹紧装置夹具-动块亦可通过例如图一的方法完成。此方法可以智能地加工多种与相应被加工试件(轴承)相对应的轴承夹具-动块。
综上所述，本发明实施例可以根据被加工试件基于B样条曲面智能地设计出一种与其相配合的轴承套圈夹具，使超声强化研磨机可以百分之一百覆盖的去加工多种除了圆柱滚子轴承之外像圆锥滚子轴承之类的其他重要的轴承。通过此方法可以智能地加工多种与被加工工件(轴承)相对应的轴承套圈夹具动块。
装置实施例一
根据本发明实施例，提供了一种超声研磨机轴承夹具动块设计装置，图5 是本发明实施例的超声研磨机轴承夹具动块设计装置的示意图，如图5所示，根据本发明实施例的超声研磨机轴承夹具动块设计装置具体包括：
第一确定模块50，用于根据被加工件的外表面确定轴承套圈夹具曲面的B 样条曲线；第一确定模块50具体用于：
设P1,P2,…,PN，n≥k为给定空间的n个点，根据公式1确定k阶即k-1 次的B样条曲线，根据公式2-4及递推关系确定T的k阶即k-1次的B样条基函数Bi,k(t)：
Figure BDA0003597237750000061
Figure BDA0003597237750000062
Figure BDA0003597237750000063
Figure BDA0003597237750000064
其中，tk≤t≤tn+1，折线P1,p2，…,Pn为P(t)的控制多边形以及在给定参数t轴上的一个分割，
Figure BDA0003597237750000065
ti≤ti+1,i＝0,±1,…。
第二确定模块52，用于根据所述轴承套圈夹具曲面的B样条曲线确定轴承套圈夹具曲面的B样条曲面；第二确定模块52具体用于：
给定了(m+1)(n+1)个空间点列bi,j，i＝0,1,2,…,n；j＝0,1,2,…,m后，根据公式5定义m×n次B样条曲面；
Figure BDA0003597237750000066
其中，当m＝n＝3时，P(u,v)＝[U]·[N]·[b]·[N]T·[V]T,其中
Figure BDA0003597237750000067
Figure BDA0003597237750000068
[U]＝[u3 u2 u 1]；[V]＝[v3 v2 v 1]，
Figure BDA0003597237750000071
第三确定模块54，用于根据所述轴承套圈夹具曲面的B样条曲面确定与所述被加工试件的外表面相适应的数学模型；
求解模块56，用于根据所述数学模型求出相对应的目标函数，从而计算得到与所述被加工件相配合的轴承夹具动块的最优解。
优选地，上述装置进一步包括：
制作模块，用于根据所述最优解，将所述被加工件投射到三维空间，采用电火花或者数控铣的加工方法作出与所述被加工件相配合的轴承夹具动块。
本发明实施例是与上述方法实施例对应的装置实施例，各个模块的具体操作可以参照方法实施例的描述进行理解，在此不再赘述。
装置实施例二
本发明实施例提供一种超声研磨机轴承夹具动块设计装置，如图6所示，包括：存储器60、处理器62及存储在所述存储器60上并可在所述处理62上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器62执行时实现如方法实施例中所述的步骤。
装置实施例三
本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有信息传输的实现程序，所述程序被处理器62执行时实现如方法实施例中所述的步骤。
本实施例所述计算机可读存储介质包括但不限于为：ROM、RAM、磁盘或光盘等。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种超声研磨机轴承夹具动块设计方法，其特征在于，包括：
根据被加工件的外表面确定轴承套圈夹具曲面的B样条曲线；
根据所述轴承套圈夹具曲面的B样条曲线确定轴承套圈夹具曲面的B样条曲面；
根据所述轴承套圈夹具曲面的B样条曲面确定与所述被加工试件的外表面相适应的数学模型；
根据所述数学模型求出相对应的目标函数，从而计算得到与所述被加工件相配合的轴承夹具动块的最优解。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据被加工件的外表面确定轴承套圈夹具曲面的B样条曲线具体包括：
设P1，P2，…，PN，n≥k为给定空间的n个点，根据公式1确定k阶即k-1次的B样条曲线，根据公式2-4及递推关系确定T的k阶即k-1次的B样条基函数Bi，k(t)：
Figure FDA0003597237740000011
Figure FDA0003597237740000012
Figure FDA0003597237740000013
Figure FDA0003597237740000014
其中，tk≤t≤tn+1，折线P1，P2，…，Pn为P(t)的控制多边形以及在给定参数t轴上的一个分割，
Figure FDA0003597237740000015
ti≤ti+1，i＝0，±1，…。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述轴承套圈夹具曲面的B样条曲线确定轴承套圈夹具曲面的B样条曲面具体包括：
给定了(m+1)(n+1)个空间点列bi，j，i＝0，1，2，…，n；j＝0，1，2，…，m后，根据公式5定义m×n次B样条曲面；
Figure FDA0003597237740000016
其中，当m＝n＝3时，P(u，v)＝[U]·[N]·[b]·[N]T·[V]T，其中
Figure FDA0003597237740000021
Figure FDA0003597237740000022
[U]＝[u3 u2 u 1]；[V]＝[v3 v2 v 1]，
Figure FDA0003597237740000023
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
根据所述最优解，将所述被加工件投射到三维空间，采用电火花或者数控铣的加工方法作出与所述被加工件相配合的轴承夹具动块。
5.一种超声研磨机轴承夹具动块设计装置，其特征在于，包括：
第一确定模块，用于根据被加工件的外表面确定轴承套圈夹具曲面的B样条曲线；
第二确定模块，用于根据所述轴承套圈夹具曲面的B样条曲线确定轴承套圈夹具曲面的B样条曲面；
第三确定模块，用于根据所述轴承套圈夹具曲面的B样条曲面确定与所述被加工试件的外表面相适应的数学模型；
求解模块，用于根据所述数学模型求出相对应的目标函数，从而计算得到与所述被加工件相配合的轴承夹具动块的最优解。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块具体用于：
设P1，P2，…，PN，n≥k为给定空间的n个点，根据公式1确定k阶即k-1次的B样条曲线，根据公式2-4及递推关系确定T的k阶即k-1次的B样条基函数Bi，k(t)：
Figure FDA0003597237740000024
Figure FDA0003597237740000025
Figure FDA0003597237740000026
Figure FDA0003597237740000031
其中，tk≤t≤tn+1，折线P1，P2，…，Pn为P(t)的控制多边形以及在给定参数t轴上的一个分割，
Figure FDA0003597237740000032
ti≤ti+1，i＝0，±1，…。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二确定模块具体用于：
给定了(m+1)(n+1)个空间点列bi，j，i＝0，1，2，…，n；j＝0，1，2，…，m后，根据公式5定义m×n次B样条曲面；
Figure FDA0003597237740000033
其中，当m＝n＝3时，P(u，v)＝[U]·[N]·[b]·[N]T·[V]T，其中
Figure FDA0003597237740000034
Figure FDA0003597237740000035
[U]＝[u3 u2 u 1]；[V]＝[v3 v2 v 1]，
Figure FDA0003597237740000036
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：
制作模块，用于根据所述最优解，将所述被加工件投射到三维空间，采用电火花或者数控铣的加工方法作出与所述被加工件相配合的轴承夹具动块。
9.一种超声研磨机轴承夹具动块设计装置，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至3中任一项所述的超声研磨机轴承夹具动块设计方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有信息传递的实现程序，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至3中任一项所述的超声研磨机轴承夹具动块设计方法的步骤。
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