非可展直纹曲面最优刀位规划方法及装置制造方法及图纸

一种基于等弓高误差法的非可展直纹曲面最优刀位规划方法及装置，适用于非可展直纹曲面的侧铣加工，该方法首先确定待加工直纹曲面的参数方程，并求导得到直纹曲面上下准线在当前刀具位置处的曲率，其次根据曲率与弓高允差计算上下准线各自对应的初始加工步长，并校核弓高误差，进一步迭代调整加工步长使其在弓高允差内最大化，最后比较上下准线在各自加工步长下的刀具位置，得到在弓高允差内最优加工步长下的刀具位置，遍历整个刀具路径轨迹，即完成了基于等弓高误差法的非可展直纹面最优刀位规划。所述发明专利技术以非可展直纹曲面的上下准线为约束获得在弓高允差内的最优刀位规划，弓高误差均匀一致，刀位点数量少，整体加工质量与加工效率提高。加工效率提高。加工效率提高。

【技术实现步骤摘要】
非可展直纹曲面最优刀位规划方法及装置


[0001]本专利技术属于机械加工
，本专利技术涉及一种非可展直纹曲面最优刀位规划方法及装置，对实现复杂非可展直纹曲面的高质量和高效率加工具有重要意义。

技术介绍

[0002]如今，随着航空航天、运载等各个领域的发展，对优良高端装备的需求越来越迫切，广泛应用于该领域的精密复杂曲面零件在加工效率、成形精度及成品率等指标上被提出更高的要求。非可展直纹曲面是该类复杂零件的典型特征，一般都由多轴联动数控机床加工，多轴联动数控加工需要自动编程技术的支持，刀具路径规划方法作为自动编程的核心技术，其优劣决定了曲面的加工质量和加工效率。
[0003]现有的各种刀具路径轨迹规划算法主要区别在于加工步长的确定方法不同，加工步长主要影响弓高误差。由于非可展直纹曲面在不同位置变化的曲率，采用定加工步长作为刀具路径轨迹进行曲面逼近时，为了保证加工精度要求，相同的走刀步长使得刀位点数量过多；如果减少刀位点的数量，则在曲率过大的位置上一个加工步长内的实际最大弓高误差范围会大于弓高允差。因此现有的刀具路径轨迹规划算法不能处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非可展直纹曲面最优刀位规划方法，其特征在于，包括：步骤S1，根据非可展直纹曲面的上下准线的各自控制点分别得到对应的三次B样条曲线参数方程，从而确定非可展直纹曲面采用上下准线表示的参数表达式；步骤S2，分别计算上下准线在当前刀具位置处的曲率；步骤S3，根据上下准线在当前刀具位置处的曲率和弓高允差分别计算对应的初始加工步长，其中，以当前刀具位置处的曲率作为按照初始加工步长所得的下一刀具位置处与当前刀具位置处之间的曲率；步骤S4,计算上下准线在所述初始加工步长下的实际最大弓高误差；步骤S5，分别校核上下准线的实际最大弓高误差，迭代调整各自的初始加工步长使得实际最大弓高误差在弓高允差内最大化，从而获得上下准线的最大加工步长；步骤S6，比较上下准线在各自最大加工步长下的刀具位置，更靠近当前刀具位置的位置即为基于等弓高误差的当前最优加工步长下的刀具位置；步骤S7，遍历整个刀具路径轨迹，得到所有最优加工步长下的刀具位置，从而获得基于等弓高误差法的非可展直纹面最优刀位规划位置。2.根据权利要求1所述的非可展直纹曲面最优刀位规划方法，其特征在于，步骤S1中，所述根据非可展直纹曲面的上下准线的各自控制点分别得到对应的三次B样条曲线参数方程，从而确定非可展直纹曲面采用上下准线表示的参数表达式，包括：1)通过上下准线的多个控制点确定多条三次B样条曲线，其中每条三次B样条曲线由多个连续控制点确定，任意一条三次B样条曲线表示为：P
j
(t)＝[x
j
(t) y
j
(t)]＝UM
j
Q
j
其中，P
j
(t)为三次B样条曲线方程，t为曲线参数，j表示样条曲线的段数，U表示参数矩阵，M
j
表示系数矩阵，且与曲线控制点定义的权重相关，Q
j
表示控制点矩阵，x
j
(t)是样条曲线在x轴的分量，y
j
(t)是样条曲线在y轴的分量；2)求解上下准线各自对应的多段三次B样条曲线，并根据各自的三次B样条曲线分别组成上准线C1(u)和下准线C2(u)；3)建立非可展直纹曲面采用上下准线表示的参数表达式P(u,v)＝(1
‑
v)C1(u)+vC2(u)
ꢀꢀꢀ
(0≤v≤1)其中，u和v为曲面参数，u控制上下准线的相应位置，v控制直母线上的点的位置。3.根据权利要求2所述的非可展直纹曲面最优刀位规划方法，其特征在于，步骤S2中，所述分别计算上下准线在当前刀具位置处的曲率，包括：步骤S21，构建上下准线的参数方程为：C1(u):C2(u):其中，a
1x
，b
1x
，c
1x
，d
1x
，a
1y
，b
1y
，c
1y
，d
1y
，a
2x
，b
2x
，c
2x
，d
2x
，a
2y
，b
2y
，c
2y
，d
2y
为参数方程的多项式系数，为已知量；步骤S22，上下准线的曲率公式分别为
步骤S23，分别代入在当前刀具位置处上下准线切触点位置所对应的参数u即得到上在当前刀具位置处的曲率ρ1(u
1i
)，下准线在当前刀具位置处的曲率ρ2(u
2i
)，其中u
1i
表示在当前刀具位置处的上准线曲面参数，u
2i
表示在当前刀具位置处的下准线曲面参数。4.根据权利要求3所述的非可展直纹曲面最优刀位规划方法，其特征在于，步骤S3中，所述根据上下准线在当前刀具位置处的曲率和弓高允差分别计算对应的初始加工步长，包括：其中，ΔL1为上准线在当前刀具位置处的初始加工步长；ΔL2为下准线在当前刀具位置处的初始加工步长；ρ1为上准线在当前刀具位置处的曲率；ρ2为下准线在当前刀具位置处的曲率；e为弓高允差。5.根据权利要求4所述的非可展直纹曲面最优刀位规划方法，其特征在于，步骤S4中，所述计算上下准线在初始加工步长下的实际最大弓高误差，包括：步骤S41，上准线初始参数区间为令u
a
＝u
1i
，步骤S42，令u
I
＝u
a
+(1
‑
λ)(u
b
‑
u
a
)，u
II
＝u
a
+λ(u
b
‑
u
a
)，λ为区间压缩系数，计算点C1(u
I
)处的弓高误差：和点C1(u
II
)处的弓高误差：其中，V
I
，V
II
，V
L
分别为矢量，V
I
＝C1(u
1i
)C1(u
I
)，V
II
＝C1(u
1i
)C1(u
II
)，步骤S43，若ε
I
＞ε
II
，则令u
b
＝u
II
；否则，令u
a
＝u
I
；步骤S44，判断|ε
I
‑
ε
II
|＜Δε是否成立，其中Δε为迭代精度，若成立则输出上准线在初始加工步长下的实际最大弓高误差ε1＝(ε
I
+ε
II
)/2，以及对应的最大弓高误差点参数u1＝(u
I
+u
II
)/2；否则，转回步...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立平，段飞宇，李伟涛，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
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