專利名稱：一種五軸端銑刀補(bǔ)償中運(yùn)動(dòng)突變現(xiàn)象的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域中的五軸加工技術(shù)，具體的說是一種五軸端銑刀具補(bǔ)償過程中半徑補(bǔ)償矢量突變現(xiàn)象的控制方法。
背景技術(shù)：
五軸加工中，應(yīng)用3D刀具半徑補(bǔ)償功能可以使得CNC程序獨(dú)立于刀具半徑，當(dāng)由于磨損等原因造成刀具半徑較標(biāo)準(zhǔn)刀具(CAM中進(jìn)行刀具路徑規(guī)劃時(shí)使用的半徑)發(fā)生輕微變化時(shí)，不需要重新生成刀位文件，從而提高了效率，降低了加工成本。但是當(dāng)?shù)遁S方向矢量同法矢量共線時(shí)，半徑補(bǔ)償矢量的解無法用通式求出，從而成為奇異解，而該加工點(diǎn)也成為奇異點(diǎn)。端銑加工經(jīng)過奇異點(diǎn)附近時(shí)，半徑補(bǔ)償矢量的變化會(huì)不連續(xù)，甚至出現(xiàn)相鄰點(diǎn)半徑補(bǔ)償矢量夾角接近180°的情況。半徑補(bǔ)償矢量的不連續(xù)進(jìn)而造成直線軸控制點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)突變，使相同插補(bǔ)周期內(nèi)切削點(diǎn)的速度與直線軸的速度不同步，從而引起過切和機(jī)床振動(dòng)等現(xiàn)象。因此激活3D半徑補(bǔ)償功能時(shí)，需要在后置處理過程中檢測和處理半徑補(bǔ)償矢量的這種突變現(xiàn)象以提高加工穩(wěn)定性?，F(xiàn)有針對五軸加工奇異點(diǎn)問題的研究，以及針對切觸點(diǎn)和控制點(diǎn)進(jìn)給率同步性規(guī)劃的研究，都不涉及到半徑補(bǔ)償功能。對于半徑補(bǔ)償矢量突變的情況，有的處理方法是將當(dāng)前插補(bǔ)周期中的半徑補(bǔ)償矢量賦值給前一插補(bǔ)周期內(nèi)的半徑補(bǔ)償矢量以消除該類型奇異點(diǎn)，但是單純采用這樣方式處理以后，當(dāng)前加工區(qū)間內(nèi)的突變現(xiàn)象被消除了，前一區(qū)間的變化量卻可能增加了。有的處理方法是直接進(jìn)行線性插值，但是對所有情況都采用這種方式，加工速度會(huì)嚴(yán)重下降。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足之處，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是根據(jù)刀軸姿態(tài)類型變化與否對奇異點(diǎn)附近半徑補(bǔ)償矢量突變程度的影響，給出一種盡量不損失加工速度的分類處理方法。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:一種五軸端銑刀補(bǔ)償中運(yùn)動(dòng)突變現(xiàn)象的控制方法，包括以下步驟:步驟I)讀第一個(gè)切觸點(diǎn)的半徑補(bǔ)償矢量；步驟2)判斷當(dāng)前點(diǎn)的半徑補(bǔ)償矢量是否為零矢量；如果是，則將該點(diǎn)后第一個(gè)非零半徑補(bǔ)償矢量賦值給該點(diǎn)，進(jìn)行步驟3)；如果為否，進(jìn)行步驟3)；步驟3)讀第二個(gè)切觸點(diǎn)的半徑補(bǔ)償矢量；步驟4)判斷當(dāng)前半徑補(bǔ)償矢量是否為零矢量；如果是，則將前一點(diǎn)的半徑補(bǔ)償矢量賦給當(dāng)前點(diǎn)，進(jìn)行步驟5)；如果為否，進(jìn)行步驟5)；步驟5)計(jì)算該點(diǎn)與前一點(diǎn)的半徑補(bǔ)償矢量夾角；
步驟6)判斷該點(diǎn)與前一點(diǎn)的半徑補(bǔ)償矢量夾角是否小于允許值；如果是，則執(zhí)行步驟9 ;步驟7)如果為否，判斷刀軸姿態(tài)類型是否發(fā)生變化；如果發(fā)生變化，將前一點(diǎn)半徑補(bǔ)償矢量賦值給后一點(diǎn)，執(zhí)行步驟9 ；步驟8)如果不發(fā)生變化，則在該點(diǎn)與前一點(diǎn)之間插入ω/ω(ι個(gè)新切觸點(diǎn)，計(jì)算新切觸點(diǎn)的坐標(biāo)、刀軸矢量與半徑補(bǔ)償矢量；步驟9)判斷當(dāng)前切觸點(diǎn)是否為最后一點(diǎn)；步驟10)如果為否，讀下一點(diǎn)的半徑補(bǔ)償矢量，返回步驟4 ;如果是，結(jié)束。所述半徑補(bǔ)償矢量在平底刀時(shí)通過
權(quán)利要求
1.一種五軸端銑刀補(bǔ)中運(yùn)動(dòng)突變現(xiàn)象的控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1)讀第一個(gè)插補(bǔ)點(diǎn)的半徑補(bǔ)償矢量； 步驟2)判斷當(dāng)前插補(bǔ)點(diǎn)的半徑補(bǔ)償矢量是否為零矢量； 如果是，則將該點(diǎn)后第一個(gè)非零半徑補(bǔ)償矢量賦值給該點(diǎn)，進(jìn)行步驟3)； 如果為否，進(jìn)行步驟3)； 步驟3)讀第二個(gè)插補(bǔ)點(diǎn)的半徑補(bǔ)償矢量； 步驟4)判斷當(dāng)前半徑補(bǔ)償矢量是否為零矢量； 如果是，則將前一點(diǎn)的半徑補(bǔ)償矢量賦給當(dāng)前點(diǎn)，進(jìn)行步驟5)； 如果為否，進(jìn)行步驟5)； 步驟5)計(jì)算該插補(bǔ)點(diǎn)與前一插補(bǔ)點(diǎn)的半徑補(bǔ)償矢量夾角； 步驟6)判斷該插補(bǔ)點(diǎn)與前一插補(bǔ)點(diǎn)的半徑補(bǔ)償矢量夾角是否小于允許值； 如果是，則執(zhí)行步驟9; 步驟7)如果為否，判斷刀軸姿態(tài)類型是否發(fā)生變化； 如果不發(fā)生變化，將前一點(diǎn)半徑補(bǔ)償矢量賦值給后一點(diǎn)，執(zhí)行步驟9 ； 步驟8)如果發(fā)生變化，則在該點(diǎn)與前一點(diǎn)之間插入「ω / ω。]個(gè)新切觸點(diǎn)，計(jì)算新的切觸點(diǎn)坐標(biāo)、刀軸矢量與半徑補(bǔ)償矢量； 步驟9)判斷當(dāng)前插補(bǔ)點(diǎn)是否為最后一點(diǎn)； 步驟10)如果為否，讀下一插補(bǔ)點(diǎn)的半徑補(bǔ)償矢量，返回步驟4 ; 如果是，結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種五軸端銑刀補(bǔ)償中運(yùn)動(dòng)突變現(xiàn)象的控制方法，其特征在于，所述半徑補(bǔ)償矢量在平底刀時(shí)通過
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種五軸端銑刀補(bǔ)償中運(yùn)動(dòng)突變現(xiàn)象的控制方法，其特征在于，所述允許值是根據(jù)加工精度設(shè)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種五軸端銑刀補(bǔ)償中運(yùn)動(dòng)突變現(xiàn)象的控制方法，其特征在于，所述相鄰點(diǎn)半徑補(bǔ)償矢量夾角通過
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種五軸端銑刀補(bǔ)償中運(yùn)動(dòng)突變現(xiàn)象的控制方法，其特征在于，所述刀軸姿態(tài)類型包括刀具傾斜類型和刀具偏轉(zhuǎn)類型: 所述刀具傾斜類型包括:當(dāng)a e (O, π /2)時(shí)的刀具前傾和當(dāng)a e ( π /2, π )時(shí)的刀具后傾； 刀具偏轉(zhuǎn)類型包括:當(dāng)β e (O, 71/2)時(shí)的刀具右偏和當(dāng)β e (ji/2，π)時(shí)的刀具左偏； 其中，α為y軸正向與刀軸矢量u的夾角，β為進(jìn)給坐標(biāo)系X軸正方向與u的夾角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種五軸端銑刀補(bǔ)償中運(yùn)動(dòng)突變現(xiàn)象的控制方法，其特征在于，所述新插入切觸點(diǎn)的位置坐標(biāo)和刀軸矢量通過
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種五軸端銑刀補(bǔ)償中運(yùn)動(dòng)突變現(xiàn)象的控制方法，其特征在于，所述新的切觸點(diǎn)坐標(biāo)通過
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域中的五軸加工技術(shù)，具體的說是一種五軸端銑刀具補(bǔ)償過程中半徑補(bǔ)償矢量突變現(xiàn)象的控制方法。其步驟包括判斷當(dāng)前點(diǎn)的半徑補(bǔ)償矢量是否為零矢量；計(jì)算相鄰點(diǎn)的半徑補(bǔ)償矢量夾角是否小于允許值；判斷刀軸姿態(tài)類型是否發(fā)生變化；對奇異點(diǎn)及附近區(qū)域的突變現(xiàn)象進(jìn)行處理。本方法基于相鄰點(diǎn)半徑補(bǔ)償矢量夾角是否超出允許值對突變現(xiàn)象進(jìn)行判斷，判斷更加準(zhǔn)確。這種處理方法不但可以消除奇異點(diǎn)附近半徑補(bǔ)償矢量的突變情況，而且可以盡量不降低加工速度。
文檔編號G05B19/404GK103163830SQ20111041542
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者林滸, 王峰, 鄭飂默, 陳龍, 張函, 楊磊 申請人:沈陽高精數(shù)控技術(shù)有限公司