一种五轴微线段加工路径光顺方法技术

本发明专利技术公开了一种五轴微线段加工路径光顺方法，包括如下步骤：读入五轴加工路径代码，得到一系列的刀尖点坐标P

A path fairing method for five axis micro line machining

【技术实现步骤摘要】
一种五轴微线段加工路径光顺方法
本专利技术涉及一种机械制造技术中的光顺方法，特别涉及一种五轴微线段加工路径光顺方法。
技术介绍
目前，五轴数控机床因其具有装夹简便、生产高效、灵活性强等特点，在高速高精加工领域，如模具制作、复杂曲面加工等，被广泛应用。针对五轴的现代工业产品造型设计中，参数曲线得到越来越多的应用，但是由于大多数用于产生数控加工代码的CAM软件，不能直接生成参数曲线，因此大多场合下使用大量的微线段来逼近设计中使用的参数化曲面，从而实现五轴复杂工件的生产加工。但是采用微线段进行曲线曲面加工的方法，会带来程序量大，加工速度慢，速度波动大、加工表面质量不足等缺点，这已成为现代加工中实现高速、高精的瓶颈。为解决微线段加工存在的问题，从而实现高速高精度加工，一般使用全局光顺和局部光顺两种方法。由于全局光顺存在误差控制困难、算法复杂耗时难以实现实时计算，而局部光顺算法相对简单，易于控制误差，并可实现实时运算，因此被广泛研究。针对现有的技术进行总结发现，“局部最优小线段路径解析光顺的实时前瞻插补方法及系统(ZL201610404868.7本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种五轴微线段加工路径光顺方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1，读入五轴加工路径代码，得到一系列的刀尖点坐标P

【技术特征摘要】
1.一种五轴微线段加工路径光顺方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，读入五轴加工路径代码，得到一系列的刀尖点坐标Pi(Xi，Yi，Zi),i＝1、2、3…k，和对应的刀轴点坐标Poi(Xoi，Yoi，Zoi),i＝1、2、3…k；建立四次B样条曲线数学模型；
步骤2，依次选取三个相邻的刀尖点，Pi(Xi，Yi，Zi)、Pi+1(Xi+1，Yi+1，Zi+1),Pi+2(Xi+2，Yi+2，Zi+2),i＝1、2、3…k-2，对三个相邻的刀尖点采用四次B样条曲线数学模型进行加工路径光顺；依次选取三个相邻的刀轴点，Poi(Xoi，Yoi，Zoi)、Pi+1(Xoi+1，Yoi+1，Zoi+1),Poi+2(Xoi+2，Yoi+2，Zoi+2),i＝1、2、3…k-2，对三个相邻的刀轴点采用四次B样条曲线数学模型进行加工路径光顺。


2.根据权利要求1所述的五轴微线段加工路径光顺方法，其特征在于，步骤1中，读入指定五轴加工路径的代码：X、Y、Z、A、C，其中X、Y、Z分别对应表示刀尖点的X轴、Y轴、Z轴的坐标，A、C分别对应表示旋转轴A轴和旋转轴C轴的旋转坐标，通过如下公式1和公式2，得到刀尖点所对应的刀轴点的坐标(Xo，Yo，Zo)；








3.根据权利要求1所述的五轴微线段加工路径光顺方法，其特征在于，步骤1中，四次B样条曲线数学模型的建模方法包括如下步骤：
步骤1-1，首先建立一条四次的B样条曲线模型，其表达式为：



式中：p＝4，{Qi}为控制点，n为控制点数量，Ni,p(u)为基函数；
其中，基函数Ni,p(u)的计算如下：






式中：p＝4，i＝0,1,2,…，n；n为控制点数量，{u0,u1,u2,…,un+p+1}为节点矢量，其长度m＝n+p+1，u为曲线参数,u∈[0,1]，并且规定0/0＝0；
步骤1-2，对该曲线进行一阶求导，其一阶导数如下：



式中：p＝4，{Qi}为控制点，n为控制点数量，C'(u)为曲线的一阶导数，N'i,p(u)为基函数Ni,p(u)的一阶导数；
将公式4转化为如下的公式5：



式中：p＝4，i＝0,1,2,…，n；n为控制点数量，{u0,u1,u2,…,un+p+1}为节点矢量，其长度m＝n+p+1，u为曲线参数,u∈[0,1]，并且规定0/0＝0；N'i,p(u)为基函数Ni,p(u)的一阶导数；
步骤1-3，对该曲线进行二阶求导，其二阶导数如下：



式中：p＝4，{Qi}为控制点，n为控制点数量，C"(u)为曲线的二阶导数，N"i,p(u)为基函数Ni,p(u)的二阶导数；
将公式6转化为如下的公式7：



式中：p＝4，i＝0,1,2,…，n；n为控制点数量，{u0,u1,u2,…,un+p+1}为节点矢量，其长度m＝n+p+1，u为曲线参数,u∈[0,1]，并且规定0/0＝0；N'i,p(u)为基函数Ni,p(u)的一阶导数，N"i,p(u)为基函数Ni,p(u)的二阶导数；
步骤1-4，设节点矢量U为{0,0,0,0,0,0.25,0.5,0.5,0.75,1,1,1,1,1}，分别对三个相邻的刀尖点及其对应的三个相邻的刀轴点各构造9个控制点，完成对加工路径的光顺。


4.根据权利要求3所述的五轴微线段加工路径光顺方法，其特征在于，对刀尖点进行加工路径光顺时，采用部分控制点相对B样条曲线的中心线对称的方法过渡。


5.根据权利要求4所述的五轴微线段加工路径光顺方法，其特征在于，对刀尖点进行加工路径光顺时，采用外过渡光顺方法。


6.根据权利要求5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王太勇，张永宾，董靖川，刘杨帆，彭鹏，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12