一种超精密加工方法
1、超精密加工领域，为了提高加工效率，将加工步骤分为粗加工、半精加工和精加工，主要流程如图1所示。目前普遍认为被加工表面的最终精度由精加工决定，因此，半精加工的工艺规划只考虑加工效率即较大的材料去除量。
2、对于精加工的工艺规划，通常是通过分析精加工中表面质量的影响因素，建立加工精度预测模型，然后优化精加工的工艺参数，例如超精密车削中的主轴转速、进给速度等，超精密铣削中的主轴转速、进给速度和切削间距等，获得满足精度要求的产品。现有的超精密加工误差预测模型中只考虑精加工中所使用的刀具、加工参数以及工件的材料性能等，精加工的工艺规划则是在假设半精加工所获得的表面为光滑表面的前提下，单单考虑精加工中各工艺参数对加工精度的影响。现有技术忽略了精加工的被加工表面是半精加工所留下的，同样具有表面粗糙度和形状误差，且其误差与精加工的加工参数同属于微米级别，同样会影响精加工的加工质量。
3、因此，如何改变现有技术中，超精密加工过程中，半精加工与精加工误差的累积对最终加工精度影响的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
1、本发明的目的是提供一种超精密加工方法，以解决上述现有技术存在的问题，提高加工精度。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种超精密加工方法，包括如下步骤：
5、步骤三、利用现有加工误差，建立超精密加工误差预测模型，并预测半精加工误差；
8、优选地，步骤一中，根据毛坯几何特征，计算总的材料去除量，去除体积为vall；步骤二中，进行粗加工工艺规划，完成粗加工的材料去除量，去除体积为vr；
9、步骤三中，加工产品的精度要求为rr，利用现有加工误差，建立超精密加工误差预测模型rf＝f1(tf,mf)：
11、其中，ff为精加工的进给量；rε,f为精加工所用刀具的刀尖圆弧半径；
12、设定rf＜rr，进行精加工工艺初步规划，并计算精加工的材料体积去除量，去除体积为vf：vf＝f2(tf,mf)，其中，tf为精加工的刀具，mf为精加工的加工参数。
13、优选地，计算半精加工的材料去除量，去除体积为vs：vs＝vall-vr-vf。
14、优选地，进行半精加工工艺规划，确定半精加工的刀具ts和加工参数ms；
15、基于现有的超精密加工质量和超精密加工误差预测模型rf＝f1(tf,mf)，预测半精加工的误差rs＝f1(ts,ms)。
16、优选地，步骤四中，将半精加工表面离散成i个刀位点，基于半精加工误差影响的精加工瞬时切削厚度ti及计算过程为：
20、其中，zs(i)为半精加工第i个刀位点所对应的残留高度；as为半精加工所留下的残留高度最大值；rε,s为半精加工所用刀具的刀尖圆弧半径；fs为半精加工的进给量，等于两道刀具轨迹之间的周期长度；ws为半精加工的切削宽度；ts为半精加工的名义切削深度；δlp为相邻刀位点的水平距，即离散单元的长度；tf(i)为在第i个刀位点的精加工瞬时切削厚度：
22、优选地，重新建立超精密加工误差预测模型rf＝f(tf,mf,pm,rs)
24、其中，ff为精加工进给量；rε,f为精加工所用刀具的刀尖圆弧半径；rn,f为精加工所用刀具的切削刃半径；hdmin为最小切削厚度；h为材料的硬度；e为材料的弹性模量；k1表示刀尖圆弧半径与前角对弹性回弹的影响；k2表示最小切削厚度对切削过程产生的“尺寸效应”的影响；k3代表塑性侧流的影响；k4为半精加工误差的比例系数；δss为半精加工误差所引起精加工过程的动态变化干涉面积，等于在精加工过程中刀具在第i个刀位点时最大切削范围内的zs(i)之和。
25、优选地，步骤五中，根据加工产品的精度要求为rr，以及步骤五中的重新建立的超精密加工误差预测模型，进行精加工工艺规划，确定精加工刀具tf和精加工参数mf，满足以下条件：
28、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的超精密加工方法，首先根据加工产品和毛坯，确定总的材料去除量，并对毛坯进行粗加工，完成粗加工的材料去除量；在粗加工后，利用现有加工误差建立超精密加工误差预测模型，并预测半精加工误差；然后考虑半精加工误差的影响，重新建立超精密加工误差预测模型，最后进行精加工工艺规划。本发明超精密加工方法，考虑半精加工的误差对精加工的影响，重新建立超精密加工误差预测模型，通过集成优化半精加工和精加工的工艺参数，在不降低加工效率的前提下，进一步提高超精密加工的加工精度。
8.根据权利要求1所述的超精密加工方法，其特征在于：在进行步骤一之前，根据加工产品选择超精密加工方式。
本发明公开一种超精密加工方法，首先根据加工产品和毛坯，确定总的材料去除量，并对毛坯进行粗加工，完成粗加工的材料去除量；在粗加工后，利用现有加工误差建立超精密加工误差预测模型，并预测半精加工误差；然后考虑半精加工误差的影响，重新建立超精密加工误差预测模型，最后进行精加工工艺规划。本发明超精密加工方法，考虑半精加工的误差对精加工的影响，重新建立超精密加工误差预测模型，通过集成优化半精加工和精加工的工艺参数，在不降低加工效率的前提下，进一步提高超精密加工的加工精度。
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