[發(fā)明專利]一種基于刀具姿態(tài)控制的五軸數(shù)控加工指令點(diǎn)插補(bǔ)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811031196.5
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109032077B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 耿聰;吳玉厚
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽建筑大學(xué)
• 主分類號: G05B19/41
• 分類號: G05B19/41
• 代理公司: 沈陽東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 朱光林

1.一種基于刀具姿態(tài)控制的五軸數(shù)控加工指令點(diǎn)插補(bǔ)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：根據(jù)加工需求，使用五軸數(shù)控加工程序，根據(jù)給定的數(shù)控加工程序得到刀尖點(diǎn)位置集合P＝{P_k|P_k＝(P_xk，P_yk，P_zk)且P_xk，P_yk，P_zk∈R，k＝0，...，n}和刀軸矢量集合Q＝{Q_k|Q_k＝(Q_xk，Q_yk，Q_zk)，|Q_k|＝1，k＝0，...，n}；

步驟2：根據(jù)讀入的數(shù)控加工程序，將離散刀尖點(diǎn)位置集合轉(zhuǎn)化為參數(shù)樣條曲線P(u)；

步驟3：根據(jù)讀入的數(shù)控加工程序確定待插補(bǔ)曲線起始點(diǎn)P₀和終點(diǎn)P_n對應(yīng)的刀軸矢量Q₀和Q_n，從而建立局部旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系Q₀-N-V；

步驟4：根據(jù)任意點(diǎn)P_k∈P，確定其對應(yīng)刀軸矢量Q_k在局部旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系Q₀-N-V中的位置，并根據(jù)任意刀軸矢量Q_k得到刀軸矢量曲線Q(u)；

步驟5：通過三次-五次樣條曲線擬合得到二階連續(xù)的刀具姿態(tài)曲線ψ_k(u)和具體步驟如下：

步驟5.1：采用向心參數(shù)化方法確定刀軸矢量Q_k與刀軸矢量Q₀和單位向量N所形成平面N-Q₀的夾角ψ_k、刀軸矢量Q_k在平面N-Q₀上的投影與起始向量Q₀的夾角對應(yīng)的參數(shù)值u_k；

步驟5.2：根據(jù)參數(shù)值u_k構(gòu)造經(jīng)過ψ_k和的三次樣條曲線，確定參數(shù)值u_k對應(yīng)點(diǎn)處一、二階導(dǎo)數(shù)；

步驟5.3：根據(jù)參數(shù)值u_k對應(yīng)點(diǎn)處一、二階導(dǎo)數(shù)，采用五次樣條曲線構(gòu)造滿足二階連續(xù)的曲線ψ(u)和

步驟6：根據(jù)第k-1個(gè)插補(bǔ)周期插補(bǔ)點(diǎn)對應(yīng)的參數(shù)值u_k-1、系統(tǒng)插補(bǔ)周期T_s和第k-1個(gè)插補(bǔ)周期對應(yīng)加工速度V(u_k-1)，確定第k個(gè)插補(bǔ)周期插補(bǔ)點(diǎn)對應(yīng)參數(shù)值u_k；

步驟7：將第k個(gè)插補(bǔ)周期插補(bǔ)點(diǎn)對應(yīng)的參數(shù)值u_k帶入刀尖點(diǎn)擬合曲線P(u)和刀具姿態(tài)曲線Q(u)，即得到下一插補(bǔ)周期的插補(bǔ)點(diǎn)P(u_k)和對應(yīng)刀軸矢量Q(u_k)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于刀具姿態(tài)控制的五軸數(shù)控加工指令點(diǎn)插補(bǔ)方法，其特征在于，所述步驟2中將離散刀尖點(diǎn)位置集合轉(zhuǎn)化為參數(shù)樣條曲線P(u)的公式如下：

P(u)＝(x(u)，y(u)，z(u))；

其中，u為曲線參數(shù)，且u₀≤u≤u_n，x(u)、y(u)和z(u)分別為參數(shù)u在坐標(biāo)系x軸、y軸和z軸的分量擬合得到參數(shù)曲線。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于刀具姿態(tài)控制的五軸數(shù)控加工指令點(diǎn)插補(bǔ)方法，其特征在于，所述步驟3中建立局部旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系Q₀-N-V的公式如下：