一种基于数控插补映射的曲面参数域自适应划分方法技术

本发明专利技术公开了一种基于数控插补映射的曲面参数域自适应划分方法,该方法能实现机床动态特性在曲面参数域上的映射，实现曲面区域的划分。针对输入的待加工曲面，该方法先在参数域等参数生成一组网格，在网格单元的参考点上比较机床各轴的变化状态，以此为依据为网格标记标签。通过聚合算法将同标签的相连网格汇聚成区域，最后通过链式算法获取区域边界轮廓。划分结果能保证在相同区域内以相同策略规划的刀路能最大程度的发挥机床动态特性，满足高速、高精度加工的要求。高精度加工的要求。高精度加工的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数控插补映射的曲面参数域自适应划分方法


[0001]本专利技术涉及在五轴刀路路径规划领域，尤其一种涉及考虑五轴机床动态特性的自适应刀路生成方法。

技术介绍

[0002]复杂曲面零部件在军工、模具、航天航空等行业具有不可替代的重要地位，其制造水平是一个国家先进制造力的体现。复杂曲面的加工通常采用五轴数控机床，相比于三轴机床，五轴机床增加的两根旋转轴可以控制刀具在扫略加工路径时的姿角，以避免刀具与曲面的干涉，极大的增加了机床的可加工性。然而，机床动态特性会影响各轴运动学性能，例如为了使刀具能相对于X轴旋转(即A轴旋转)，旋转轴通常安装在工作台上带动工件一起旋转。由于工作台的转动惯量较大，A轴频繁的加减速会导致A轴驱动器颤动，进而不得不降低整体进给速度。不合理的刀路规划会导致数控插补不能发挥机床的最大性能，刀具在某些进给方向位姿变化过快通常为钳制进给速度的主要原因。传统五轴加工路径规划过程通常仅考虑曲面的几何学特征，在整张曲面内采用统一的路径规划策略。然而，刀具位姿变化的敏感方向受曲面表面的局部几何特征所约束，且曲面局部几何特征的分布为零件自本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数控插补映射的曲面参数域自适应划分方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)输入待加工曲面Surf(u，v)、机床反向运动学模型、机床各轴动力学参数，u，v为待加工曲面Surf(u，v)的参数域方向。(2)在曲面参数域生成等间隔参数网格，网格单元的集合记为(3)根据机床反向运动学模型，计算刀具在第i行、j列的网格单元参考点处机床各轴的位置，记其中，x为网格单元在各参数线上的参考点，x＝{u
i
，u
i+1
，v
j
，v
j+1
}；)；所述机床反向运动学模型为将机床运动刀具终端的轨迹转化为机床各轴位移的反向运动学关系，由机床运动链决定，所述机床运动刀具终端的轨迹由刀具参考点坐标Surf
ij，x
＝[x，y，z]和刀具刀轴矢量T
ii，x
＝[T
x
，T
y
，T
z
]组成。(4)计算网格各动力学通道值。(5)分别计算不同进给方向的进给速度通道值。(6)比较网格单元沿不同方向运动时进给速度的快慢，为网格单元标记标签，遍历网格网格单元，直到所有单元均被标记，带标签的网格记为(7)将相连的同标签网格聚合为区域；记区域为Z
i
(i＝1，2，3...k)，则(8)提取区域的边缘网格单元，顺序连接生成区域轮廓，实现曲面参数域自适应划分。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中，所述机床各轴动力学参数包括速度极限值V
kmax
，加速度极限值为A
kmax
，加加速度极限值为J
kmax
。；k为x、y、z、a或c，表示X轴、Y轴、Z轴、A轴或C轴。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2具体为：采用沿着参数域u、v两个方向的等参数线生成n
×
n的等参数网格，网格记为每个网格上有四个参考点，分别为网格各边的中点。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括以下子步骤：(3.1)在参考点处时刀具位置为即刀具中心点的坐标即该网格参考点坐标；(3.2)记网格参考点则Surf
ij，x
＝S(u
ij，x
，v
ij，x
)。T
ij，x
由该网格参考点对应的曲面空间点出曲面的局部几何性质决定，在曲面S
ij，x
处有双参数幺正标架刀轴向量T
ij，x
定义在幺正标架中。根据机床反向运动学模型，刀具在曲面S
ij，x
出的位...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙扬帆，
申请(专利权)人：浙江大学高端装备研究院，
类型：发明
国别省市：