[發明專利]一種插值若干給定控制點方向的五軸路徑生成方法

無效

• 申請號: 201110439114.2
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN102508461A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 石寶光;張保全
• 申請（專利權）人: 北京進取者軟件技術有限公司
• 主分類號: G05B19/19
• 分類號: G05B19/19;G05B19/41
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及計算機輔助設計與制造技術領域，特別涉及一種插值若干給定控制點方向的五軸路徑生成方法。

背景技術

刀具成型加工相對于曲面加工，具有加工效率高的優勢，而在數控加工領域，五軸聯動機床又是現階段高端的加工設備之一，由于其靈活的刀軸控制，而被廣泛應用于一些復雜型面的加工；將刀具成型加工應用于多軸機床上，即用自定義截面形狀的花式刀走五軸聯動路徑來進行產品的成型加工，不但能加工出復雜形狀的產品，而且還大大提高了加工效率，因此被廣泛應用。但是這種加工方式存在一個編程難點是路徑的刀軸方向不易滿足加工要求：實際加工中，要求刀具在路徑上每一點的刀軸方向都要使得刀具在該路徑點加工出的形狀滿足產品在該位置的形狀要求；同時要求整條路徑的刀軸方向變化流暢，使刀具在加工過程中運動平穩，加工的產品表面光滑，沒有切痕。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的難點，提供一種通過指定若干給定控制點的刀軸方向，并通過插值這些控制點的刀軸方向來生成整條路徑刀軸方向的方法。

為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：一種插值若干給定控制點方向的五軸路徑生成方法，包括以下步驟：

A．在曲線上指定若干刀軸控制點，并按照產品要求指定控制點的刀軸方向；

B．根據每個控制點的刀軸方向，計算出各控制點的仰角和方位角；

C．根據各控制點的仰角和方位角分別插值計算出各路徑點的仰角和方位角；

D．根據C中得到的仰角和方位角分別計算出各路徑點的刀軸方向，生成五軸路徑。

優選的，上述方法中所述的仰角是指刀軸方向與水平面之間的夾角，角度范圍是－90°～+90°；方位角是指刀軸方向在水平面上的投影方向與X軸之間的夾角，角度范圍是0°～360°；對于豎直的刀軸方向方位角無效，只由仰角表示。

上述方法中，步驟C的具體方法是：

C1．對于位于兩個控制點之間，并且兩個控制點的方位角均存在的路徑點，按照加工要求對兩個控制點的仰角和方位角分別進行插值計算，得到一組有效的仰角和方位角；

C2．對于位于兩個控制點之間，其中一個控制點的方位角不存在的路徑點，其仰角由兩個控制點的仰角插值計算得到，方位角與另一個控制點的方位角相同；

C3．對于位于曲線端點和一個控制點之間，并且端點為非控制點的路徑點，其仰角和方位角與相鄰控制點的仰角和方位角相同。

進一步地，步驟C中所述的插值計算方式有多種，可根據實際使用要求選取，不同的插值計算方式得到的路徑點的刀軸方向不同。

優選的，在步驟A之前，還包括：

繪制或輸入刀具的加工曲線。

優選的，在步驟D之后，還包括：

用曲面模擬產品的加工形狀，并觀察是否滿足設計要求，如不滿足，則調整控制點的位置及刀軸方向，同時更新表示產品形狀的曲面，并進行反復觀察，直到滿足設計要求為止。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明采用插值控制點的刀軸方向來生成整條路徑的刀軸方向，可根據產品形狀和加工要求采用不同的插值方式，使整條路徑的刀軸方向變化流暢，加工產品表面光滑；并且可通過調整控制點的位置或刀軸方向來改變整個路徑的變化，方便根據產品形狀的變化調整路徑的刀軸方向，使其滿足產品形狀加工要求。

附圖說明

圖1是本發明方法的流程圖。

圖2是本發明實施例中在曲線上指定控制點及其刀軸方向的示意圖。

圖3是本發明實施例中插值得到的仰角示意圖。

圖4是本發明實施例中插值得到的方位角示意圖。

圖5是本發明實施例中生成的五軸路徑示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細描述：圖1所示的是本發明一種插值若干給定控制點方向的五軸路徑生成方法的流程圖，根據實際曲線的編程實例來介紹一下本發明的具體實施方式。

步驟101，如圖2所示，繪制出刀具的加工曲線10，在曲線10上分別指定刀軸控制點20、21、22、23、24和25，并按照加工要求指定各個控制點的刀軸方向30。

步驟102，根據每個控制點的刀軸方向，分別計算出各控制點的仰角和方位角。其中，定義仰角為刀軸方向與水平面之間的夾角，角度范圍是－90°～+90°；方位角為刀軸方向在水平面上的投影方向與X軸之間的夾角，角度范圍是0°～360°，豎直的刀軸方向方位角無效，只由仰角表示。

步驟103，計算各路徑點的仰角和方位角。具體方法是：