專利名稱:一種基于圓錐面刀具矢量插值的參數(shù)曲線插補(bǔ)方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明提出了一種基于圓錐面刀具矢量插值的參數(shù)曲線插補(bǔ)方法,涉及數(shù)控加工技術(shù)領(lǐng)域。該方法能夠確保在五軸數(shù)控加工過(guò)程中,刀具矢量始終在要求的圓錐面上,且刀尖點(diǎn)始終在要求的參數(shù)曲線上運(yùn)動(dòng)。
背景技術(shù):
在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中,常用參數(shù)曲線和圓錐面表示零件外形。對(duì)此類零件進(jìn)行加工時(shí),必須保證刀尖點(diǎn)與對(duì)應(yīng)刀具矢量始終在所要求的參數(shù)曲線和圓錐面上運(yùn)動(dòng)。五軸數(shù)控機(jī)床由于增加了兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度,使得加工靈活性大大增強(qiáng),更適合于此類零件加工?,F(xiàn)有五軸數(shù)控系統(tǒng)多采用線性插補(bǔ)方法、雙NURBS曲線插補(bǔ)法等來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工。通過(guò)對(duì)圓錐面上大量離散刀具矢量擬合得到刀具姿態(tài)曲線,而后采用多重?cái)M合法建立刀具姿態(tài)曲線與參數(shù)曲線間關(guān)系,從而在加工中確定插補(bǔ)點(diǎn)對(duì)應(yīng)刀具矢量。以上方法存在以下不足首先,必須對(duì)圓錐面進(jìn)行離散化,無(wú)法避免離散刀具矢量生成過(guò)程中產(chǎn)生的誤差對(duì)擬合曲線的影響;其次,多重?cái)M合易造成較大擬合誤差,降低加工精度,且當(dāng)擬合點(diǎn)數(shù)目過(guò)大時(shí),上述方法耗費(fèi)的時(shí)間與算法復(fù)雜度也不斷增大;此外,需輸入大量離散刀尖位置點(diǎn)坐標(biāo)和對(duì)應(yīng)刀具矢量,代碼段數(shù)目龐大。因此需要設(shè)計(jì)一種能夠有效降低計(jì)算量、避免多重?cái)M合誤差、且能直接在圓錐面上進(jìn)行插值的五軸數(shù)控加工方法。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠有效降低計(jì)算量、避免多重?cái)M合誤差、且能直接在圓錐面上進(jìn)行插值的五軸數(shù)控加工方法。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是一種基于圓錐面刀具矢量插值的參數(shù)曲線插補(bǔ)方法,包括以下步驟根據(jù)加工需求,使用適用于本方法的編程格式輸入數(shù)控加工程序;根據(jù)讀入的數(shù)控加工程序,確立圓錐面刀具姿態(tài)曲線方程;根據(jù)讀入的數(shù)控加工程序,建立局部直角坐標(biāo)系并構(gòu)造一段過(guò)參數(shù)曲線C(U)首末端點(diǎn),且度數(shù)固定的虛擬圓??;利用參數(shù)曲線插補(bǔ)功能,對(duì)參數(shù)曲線進(jìn)行插補(bǔ),以確定該插補(bǔ)周期刀尖點(diǎn)坐標(biāo);利用虛擬圓弧法確定求得的各插補(bǔ)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的刀具矢量。
所述適用于本方法的編程格式為G07. lsx_sy_sz_ ;ex_ey_ez_ ;dx_dy_dz_ ;G07. 2t0_tl_ ;a0_al_a2_a3_ ;b0_bl_b2_b3_ ;
5
c0_cl_c2_c3_ ;......其中,G07. 1確定所定義的圓錐面,SX, sy、sz變量后的數(shù)值分別為該圓錐面起始 向量x、y、z三軸坐標(biāo)值,ex、ey、ez變量后的數(shù)值分別為該圓錐面終止向量的x、y、z三軸 坐標(biāo)值,dx、dy、dz變量后的數(shù)值分別為該圓錐面的對(duì)稱軸;G07. 2確定刀尖點(diǎn)滿足的參數(shù) 曲線,t0、tl變量后的數(shù)值分別為該曲線的參數(shù)最小值和最大值;ai、bi、ci變量后的數(shù)值 分別為x、y> z軸坐標(biāo)所滿足的參數(shù)多項(xiàng)式的i次項(xiàng)系數(shù)。所述G07. 2可沿用系統(tǒng)原有參數(shù)曲線插補(bǔ)格式。所述圓錐面刀具姿態(tài)曲線方程為
權(quán)利要求
1.一種基于圓錐面刀具矢量插值的參數(shù)曲線插補(bǔ)方法,其特征在于,包括以下步驟 根據(jù)加工需求,使用適用于本方法的編程格式輸入數(shù)控加工程序;根據(jù)讀入的數(shù)控加工程序,確立圓錐面刀具姿態(tài)曲線方程;根據(jù)讀入的數(shù)控加工程序,建立局部直角坐標(biāo)系并構(gòu)造一段過(guò)參數(shù)曲線C(U)首末端點(diǎn),且度數(shù)固定的虛擬圓?。焕脜?shù)曲線插補(bǔ)功能,對(duì)參數(shù)曲線進(jìn)行插補(bǔ),以確定該插補(bǔ)周期刀尖點(diǎn)坐標(biāo);利用虛擬圓弧法確定求得的各插補(bǔ)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的刀具矢量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圓錐面刀具矢量插值的參數(shù)曲線插補(bǔ)方法,其特征在于,所述適用于本方法的編程格式為G07. lsx_sy_sz_ ; ex_ey_ez_ ; dx_dy_dz_ ; G07. 2t0_tl_ ;a0__al__a2__a3.b0__bl__b2__b3.cOclc2c3其中,G07. 1確定所定義的圓錐面,SX, sy、sz變量后的數(shù)值分別為該圓錐面起始向量 χ、y、ζ三軸坐標(biāo)值,ex、ey、ez變量后的數(shù)值分別為該圓錐面終止向量的x、y、ζ三軸坐標(biāo)值,dx.dy.dz變量后的數(shù)值分別為該圓錐面的對(duì)稱軸;G07. 2確定刀尖點(diǎn)滿足的參數(shù)曲線, t0、tl變量后的數(shù)值分別為該曲線的參數(shù)最小值和最大值;ai、bi、ci變量后的數(shù)值分別為 X、1、ζ軸坐標(biāo)所滿足的參數(shù)多項(xiàng)式的i次項(xiàng)系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于圓錐面刀具矢量插值的參數(shù)曲線插補(bǔ)方法,其特征在于,所述G07. 2可沿用系統(tǒng)原有參數(shù)曲線插補(bǔ)格式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圓錐面刀具矢量插值的參數(shù)曲線插補(bǔ)方法,其特征在于,所述圓錐面刀具姿態(tài)曲線方程為τ(αΛ τ, , . if COS^nsin6>Λ sin6>Τ\Θ·) = Τ.= cos α ·α + sinor- cos θ.----L V λ---Vy , ηθη y ο ηθη ν i = 0,1· · · η(5)W式中,Ti為刀具矢量,α為圓錐半頂角,d為圓錐面的對(duì)稱軸,VO為起始刀具向量TO在圓錐底面圓上的單位投影向量,Vi為Ti在圓錐底面圓上的單位投影向量,θ i為Vi與VO 之間的夾角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圓錐面刀具矢量插值的參數(shù)曲線插補(bǔ)方法,其特征在于,所述局部直角坐標(biāo)系為[Μ ;MV,Mh,Mn],且
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種基于圓錐面刀具矢量插值的參數(shù)曲線插補(bǔ)方法,其特征在于,所述虛擬圓弧的圓心由
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圓錐面刀具矢量插值的參數(shù)曲線插補(bǔ)方法,其特征在于,所述利用參數(shù)曲線插補(bǔ)功能,對(duì)參數(shù)曲線進(jìn)行插補(bǔ),以確定該插補(bǔ)周期刀尖點(diǎn)坐標(biāo)的具體過(guò)程為采用二階Taylor展開(kāi)式方法近似計(jì)算第k個(gè)插補(bǔ)周期插補(bǔ)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的參數(shù)值
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圓錐面刀具矢量插值的參數(shù)曲線插補(bǔ)方法,其特征在于,所述利用虛擬圓弧法確定求得的各插補(bǔ)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的刀具矢量的具體過(guò)程為對(duì)于第i 個(gè)插補(bǔ)周期插補(bǔ)點(diǎn)Pi,其對(duì)應(yīng)的角度值θ i為
全文摘要
本發(fā)明提出了一種基于圓錐面刀具矢量插值的參數(shù)曲線插補(bǔ)方法,涉及數(shù)控加工技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明根據(jù)加工需求,使用適用于本方法的編程格式輸入數(shù)控加工程序;根據(jù)讀入的數(shù)控加工程序,確立圓錐面刀具姿態(tài)曲線方程;根據(jù)讀入的數(shù)控加工程序,建立局部直角坐標(biāo)系并構(gòu)造一段過(guò)參數(shù)曲線C(u)首末端點(diǎn),且度數(shù)固定的虛擬圓??;利用參數(shù)曲線插補(bǔ)功能,對(duì)參數(shù)曲線進(jìn)行插補(bǔ),以確定該插補(bǔ)周期刀尖點(diǎn)坐標(biāo);利用虛擬圓弧法確定求得的各插補(bǔ)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的刀具矢量。本發(fā)明具有刀具矢量精確變化、加工精度高、代碼段數(shù)目小和加工效率高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05B19/41GK102393680SQ20111030053
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者于東, 張函, 張富彥, 張曉輝, 耿聰 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)高精數(shù)控技術(shù)有限公司