專利名稱：一種面向高速加工的自由曲面螺旋刀具軌跡規(guī)劃方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種面向高速加工的自由曲面螺旋刀具軌跡規(guī)劃方法。
背景技術(shù)：
高速加工技術(shù)作為現(xiàn)代數(shù)控加工中的標(biāo)志性技術(shù)，在航空航天，國防，運(yùn)輸，動(dòng)力及裝備制造等行業(yè)的精密負(fù)責(zé)曲面加工中占據(jù)著主導(dǎo)地位。在激烈的市場競爭中，數(shù)控加工企業(yè)要求以質(zhì)量高、成本低、服務(wù)優(yōu)、交貨及時(shí)、更新?lián)Q代快、有利于環(huán)保的產(chǎn)品及時(shí)滿足市場不斷變化的需求，由此推動(dòng)高速加工技術(shù)不斷發(fā)展。自二十世紀(jì)八十年代起，高速加工技術(shù)在金屬(非金屬)傳統(tǒng)切削加工技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展成為一門綜合性系統(tǒng)工程技術(shù)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)工藝流程制造企業(yè)，因此，高速加工技術(shù)必將在數(shù)控加工中得到大量應(yīng)用和進(jìn)一步發(fā)展。自由曲面刀具軌跡規(guī)劃作為數(shù)控系統(tǒng)的一個(gè)核心發(fā)展方向，其功能強(qiáng)弱對整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)高效、精確、安全運(yùn)行有直接的影響。但是隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，自由曲面刀具軌跡規(guī)劃已經(jīng)無法滿足高速加工的需求?，F(xiàn)有的大多數(shù)刀具軌跡生成方式并不是從高速加工的角度設(shè)計(jì)的，生成的刀具軌跡轉(zhuǎn)接點(diǎn)較多，限制了加工速度的提高:不連續(xù)的加工刀具軌跡和過多的刀具軌跡轉(zhuǎn)接點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的頻繁起停、走空刀，難以達(dá)到高速加工的要求，同時(shí)受力方向的突然改變還會(huì)弓I起刀具的振動(dòng)，影響加工表面的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述不足之處，本發(fā)明為解決該技術(shù)問題提供一種面向高速加工的自由曲面螺旋刀具軌跡規(guī)劃 方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種面向高速加工的自由曲面螺旋刀具軌跡規(guī)劃方法，包括以下步驟:讀取曲面CAD文件，設(shè)定曲面邊界曲線為初始環(huán)形軌跡，對初始環(huán)形軌跡向內(nèi)偏置，得到偏置環(huán)形軌跡；將初始環(huán)形軌跡和偏置環(huán)形軌跡進(jìn)行對角曲線連接得到初始螺旋軌跡；利用刀具軌跡偏置算法對初始螺旋軌跡進(jìn)行偏置，得到偏置刀具軌跡；通過遞歸算法繼續(xù)生成下一條偏置刀具軌跡，直到覆蓋整個(gè)曲面；執(zhí)行刀具軌跡光順處理算法對所有刀具軌跡進(jìn)行光順處理，生成刀具軌跡文件輸出。 所述對角曲線連接的算法為p) =S(U1^v1i)P21 = S(U^vf)
權(quán)利要求
1.一種面向高速加工的自由曲面螺旋刀具軌跡規(guī)劃方法，其特征在于包括以下步驟: 讀取曲面CAD文件，設(shè)定曲面邊界曲線為初始環(huán)形軌跡，對初始環(huán)形軌跡向內(nèi)偏置，得到偏置環(huán)形軌跡； 將初始環(huán)形軌跡和偏置環(huán)形軌跡進(jìn)行對角曲線連接得到初始螺旋軌跡； 利用刀具軌跡偏置算法對初始螺旋軌跡進(jìn)行偏置，得到偏置刀具軌跡； 通過遞歸算法繼續(xù)生成下一條偏置刀具軌跡，直到覆蓋整個(gè)曲面； 執(zhí)行刀具軌跡光順處理算法對所有刀具軌跡進(jìn)行光順處理，生成刀具軌跡文件輸出。
2.按權(quán)利要求1所述的一種面向高速加工的自由曲面螺旋刀具軌跡規(guī)劃方法，其特征在于:所述對角曲線連接的算法為
3.按權(quán)利要求1所述的一種面向高速加工的自由曲面螺旋刀具軌跡規(guī)劃方法，其特征在于:所述光順處理算法具體為 根據(jù)相鄰偏置刀具軌跡的形狀，判斷出由于曲面曲率變化過大而導(dǎo)致偏置刀具軌跡出現(xiàn)的奇異點(diǎn)； 刪除奇異點(diǎn)及其下一個(gè)軌跡點(diǎn)； 計(jì)算奇異點(diǎn)及其下一個(gè)軌跡點(diǎn)的中點(diǎn)，作為新的軌跡點(diǎn)； 連接新的軌跡點(diǎn)及其前后軌跡點(diǎn)。
4.按權(quán)利要求3所述的一種面向高速加工的自由曲面螺旋刀具軌跡規(guī)劃方法，其特征在于:所述奇異點(diǎn)通過下述方式判斷: 當(dāng)某段軌跡長度小于設(shè)定的最小長度、且拐角大于設(shè)定的最大拐角時(shí)，該段軌跡所屬的軌跡點(diǎn)即為奇異點(diǎn)。
5.按權(quán)利要求1所述的一種面向高速加工的自由曲面螺旋刀具軌跡規(guī)劃方法，其特征在于:建立專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)規(guī)劃過的曲面信息及刀具軌跡信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種面向高速加工的自由曲面螺旋刀具軌跡規(guī)劃方法，該方法主要是根據(jù)高速加工的要求，通過初始環(huán)形軌跡和偏置環(huán)形軌跡得到初始螺旋軌跡，然后通過直接對初始螺旋軌跡的偏置，得到覆蓋整個(gè)曲面的刀具軌跡并生成刀具軌跡文件。由于所有的軌跡點(diǎn)都在自由曲面上，曲面信息能夠得到最大化的保真，有利于得到更加精確的加工曲面；所有生成的刀具軌跡都被執(zhí)行軌跡平滑算法，可以得到更加光順的刀具軌跡，更好的保證了加工表面的質(zhì)量，同時(shí)也有效增大了單條刀具軌跡長度；本發(fā)明方法建立了專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了加工參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整，并可以在加工過程中不斷優(yōu)化加工參數(shù)，減少了對操作人員的技術(shù)要求。
文檔編號G05B19/18GK103226341SQ201210020359
公開日2013年7月31日 申請日期2012年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月29日
發(fā)明者于東, 陳龍, 孫玉娥, 高甜容, 秦成剛, 董磊, 林志煒 申請人:沈陽高精數(shù)控技術(shù)有限公司