基于遗传算法的轮廓曲线数控代码生成方法及其数控机床，用于数控机床，包括如下加工步骤：(1)于数控系统中对加工工件的轮廓曲线建立数学模型；(2)将遗传算法于计算机中编程迭代计算，求取逼近节点；(3)生成并输出加工刀具的加工曲面刀位轨迹数控代码；(4)将加工工件放入加工台，通过夹具定位固定；(5)由刀库出刀对刀，定位加工起点位置；(6)加工刀具依获得的加工曲面刀位轨迹数控代码，于加工台上对加工工件加工。本发明专利技术提出基于遗传算法的轮廓曲线数控代码生成方法并应用于数控机床，直接有效地确定最优的加工曲面刀位轨迹，使加工刀具准确地完成数控加工，提高数控机床的工作效率和质量，操作简单直接，加工精度高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及机械加工
，尤其设及基于遗传算法的轮廓曲线数控代码生成 方法及其数控机床。
技术介绍
数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床，随着机械电子技术的快速发 展，数控机床设备在机械加工领域已经得到了广泛的应用，经过几十年的发展，技术水平大 幅度提高，数控机床产品的功能日趋完善，规格日趋齐全，但仅仅在功能和规格上的变化与 丰富并不能满足加工需要。 目前在利用数控机床对加工工件的外形轮廓曲线的数控加工中，一般采用直线或 圆弧去逼近其节点，并进行逼近的走刀加工。对自由曲线直线逼近节点的主要方法包括等 间距、等弦长和等误差逼近节点，其中等误差直线逼近节点的方法能够使所有逼近线段误 差相等，能够保证逼近节点的加工误差，但在实际的计算机应用中，自由曲线等误差直线逼 近节点的几何算法编程繁复、难W直接实现，对于复杂曲线难W有效地确定最优的加工曲 面轨迹，只能通过数值分析于处理的方法等效代替实现，在数控机床的加工刀具对工件的 外形轮廓曲线的加工工序繁琐、加工曲面轨迹的精度低W及操作复杂，因此并没有很好的 利用自由曲线等误差直线逼近节点的几何算法运用于数控机床机械的加工当中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出加工精度高、操作简单的基于遗传算法的轮廓曲线数控代 码生成方法。本专利技术的另一个目的在于提出一种适用于加工工件外形轮廓曲线的数控机床。 为达此目的，本专利技术采用W下技术方案： 基于遗传算法的轮廓曲线数控代码生成方法，用于数控机床，包括如下加工步骤： [000引（1)于数控系统中对加工工件的轮廓曲线建立数学模型； (2)将遗传算法于计算机中编程迭代计算，求取有效的逼近节点； (3)生成并输出加工刀具的加工曲面刀位轨迹数控代码； (4)将加工工件放入加工台，通过夹具定位固定； (5)由刀库出刀对刀，定位加工起点位置； (6)所述加工刀具依步骤(3)获得的加工曲面刀位轨迹数控代码，于所述加工台上 对所述加工工件加工，获得成品。进一步说明，所述建立数学模型包括如下步骤： (1)确定允许误差、波动误差和逼近直线的斜率； (2)确定自由曲线方程和逼近直线方程； (3)确定目标函数、约束条件和终止条件。进一步说明，所述遗传算法迭代计算包括如下步骤： (1)给定自由曲线参数和力旺起点坐标； (2)采用实数编码，设定初始种群个体，随机生成个体位置坐标，计算所有个体的 目标函数； (3)采用轮盘赌的方法选择较优的个体;采用中间重组方式，计算下一代个体的位 置;利用实数变异的方法，对下一代个体进行变异操作； (4)计算所有个体的目标函数值，加权平均求出该种群的平均目标函数值；(5)评价所述平均目标函数值与波动误差的大小关系，即种群整体在波动误差范 围内为目标函数的最优解，存储当前种群个体位置坐标的平均值为下一节点坐标;否则返 回步骤(3)迭代。-种适用于加工工件外形轮廓曲线的数控机床，包括加工台、加工刀具和数控系 统，所述数控系统设置有用于确定加工曲面刀位轨迹的遗传算法子系统，所述遗传算法子 系统根据加工面的初始位置确定所述刀具加工的移动，所述加工刀具由所述数控系统控制 其对工件的外形轮廓曲线的加工。所述遗传算法子系统是通过建立数学模型和采用遗传算法于计算机编程中的迭 代计算求解优化，获取所述加工刀具的加工曲面轨迹的逼近节点。进一步说明，所述加工工件的外形轮廓曲线为自由曲线。进一步说明，所述遗传算法子系统的操作步骤如下： A建立数学模型 (1)确定允许误差、波动误差和逼近直线的斜率； (2)确定自由曲线方程和逼近直线方程；(3)确定目标函数、约束条件和终止条件；B遗传算法迭代计算求解优化(1)给定自由曲线参数和加工起点坐标； (2)采用实数编码，设定初始种群个体，随机生成个体位置坐标，计算所有个体的 目标函数；(3)采用轮盘赌的方法选择较优的个体;采用中间重组方式，计算下一代个体的位 置;利用实数变异的方法，对下一代个体进行变异操作；(4)计算所有个体的目标函数值，加权平均求出该种群的平均目标函数值；(5)评价所述平均目标函数值与波动误差的大小关系，即种群整体在波动误差范 围内为目标函数的最优解，存储当前种群个体位置坐标的平均值为下一节点坐标;否则返 回步骤(3)迭代。进一步说明，所述目标函数为所述自由曲线与逼近直线的误差。进一步说明，所述约束条件为逼近节点在自由曲线上。进一步说明，所述迭代终止条件为误差允许范围。本专利技术的有益效果:本专利技术设置所述遗传算法子系统，将遗传算法的计算机编程 运用于数控机床的数控代码生成中，直接有效地确定最优的加工曲面刀位轨迹，使所述加 工刀具有效准确地对工件外形轮廓曲线进行数控加工，提高所述数控机床的工作效率和质 量，操作简单直接，加工精度高。【附图说明】 图1是本专利技术一个实施例的数控机床的系统框架图； 图2是本专利技术一个实施例的遗传算法流程图； 图3是本专利技术一个实施例的遗传算法子系统中的遗传算法流程图。【具体实施方式】下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本专利技术的技术方案。基于遗传算法的轮廓曲线数控代码生成方法，用于数控机床，包括如下加工步骤： (1)于数控系统中对加工工件的轮廓曲线建立数学模型； (2)将遗传算法于计算机中编程迭代计算，求取有效的逼近节点； (3)生成并输出加工刀具的加工曲面刀位轨迹数控代码； (4)将加工工件放入加工台，通过夹具定位固定； (5)由刀库出刀对刀，定位加工起点位置； (6)所述加工刀具依步骤(3)获得的加工曲面刀位轨迹数控代码，于所述加工台上 对所述加工工件加工，获得成品。 将遗传算法运用于数控机床的数控代码生成中，确定加工曲面刀位轨迹，用来控 制加工刀具对工件的加工，使所述加工刀具准确地完成工件外形轮廓曲线的加工，提高了 对工件外形轮廓曲线的加工精度，从而同时提高了数控机床的加工效率和质量，操作简单 直接，加工精度高。进一步说明，所述建立数学模型包括如下步骤：(1)确定允许误差、波动误差和逼近直线的斜率； (2)确定自由曲线方程和逼近直线方程； (3)确定目标函数、约束条件和终止条件。通过建立数学模型将等误差直线逼近节点坐标的问题转变为带约束的函数优化 问题，提高获得所述加工曲面刀位轨迹数控代码的准确度，满足于计算机的编程中的需要， 从而有效获得所述刀具的加工曲面轨迹，保证刀具加工的精确性和稳定性。 进一步说明，所述遗传算法迭代计算包括如下步骤：(1)给定自由曲线参数和加工起点坐标； (2)采用实数编码，设定初始种群个体，随机生成个体位置坐标，计算所有个体的 目标函数； (3)采用轮盘赌的方法选择较优的个体;采用中间重组方式，计算下一代个体的位 置;利用实数变异的方法，对下一代个体进行变异操作； (4)计算所有个体的目标函数值，加权平均求出该种群的平均目标函数值； (5)评价所述平均目标函数值与波动误差的大小关系，即种群整体在波动误差范 围内为目标函数的最优解，存储当前种群个体位置坐标的平均值为下一节点坐标;否则返 回步骤(3)迭代。通过利用遗传算法于计算机编程中迭代计算，可W有效求取的精确的逼近节点， 从而降低数控机床对加工工件外形轮廓曲线的难度，提高数控机床的加工精度。 -种适用于加工工件外形轮廓曲线的数控机床，如图1所示本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于遗传算法的轮廓曲线数控代码生成方法，其特征在于：用于数控机床，包括如下加工步骤：(1)于数控系统中对加工工件的轮廓曲线建立数学模型；(2)将遗传算法于计算机中编程迭代计算，求取有效的逼近节点；(3)生成并输出加工刀具的加工曲面刀位轨迹数控代码；(4)将加工工件放入加工台，通过夹具定位固定；(5)由刀库出刀对刀，定位加工起点位置；(6)所述加工刀具依步骤(3)获得的加工曲面刀位轨迹数控代码，于所述加工台上对所述加工工件加工，获得成品。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高健，文豪，项魁，卜研，汤晖，陈云，贺云波，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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