面向数控系统的新型参数插补方法、系统及数控加工机床技术方案

本发明专利技术属于机械制造工程中数控数据处理技术领域，公开了面向数控系统的新型参数插补方法、系统及数控加工机床。该方法包括以下步骤：进给率调度，插值参数精度调度：对计算机数控系统CNC周期性发送的插补周期细分为插值参数精度；基于细分的插值参数精度进行刀轴三轴下FDI参数插补；结合刀轴弦高误差约束模型，进行五轴下FDI参数插补，获取刀轴插补轨迹，并进行可视化示出。本发明专利技术与SIP方法相比，提出的FSI方法明显提高了S形零件的切割质量。所提出的FDI可用于理论上得到高精度插补参数，实时性高，所提出的FSI更有利于提高五轴加工的切削质量。削质量。削质量。

【技术实现步骤摘要】
面向数控系统的新型参数插补方法、系统及数控加工机床


[0001]本专利技术属于机械制造工程中数控数据处理
，公开了面向数控系统的新型参数插补方法、系统及数控加工机床。

技术介绍

[0002]在自由曲面加工领域，参数插补与传统的直线和圆弧插补相比，在减小逼近误差和提高进给稳定性方面具有显着优势，一直是众多学者研究的课题。在传统的参数插值方法中，STE插值器由于具有高精度和高稳定性的优点，经常被学者们使用。然而，泰勒插值算法不可避免地引入了截断误差，去除了高阶无穷小项。提高插值参数精度的方法主要分为两类：直接插值法和迭代法。在直接插值方法中，应用最广泛的是泰勒展开法，它把插值参数u写成时间t的函数，并在下一个参数位置使用泰勒级数展开，需要第一阶和第二阶导数，或附第三阶导数项。虽然插值参数可以通过泰勒方法直接得到，但截断误差是不可避免的。当保留项的数量增加时，可以减少截断误差，但计算量也增加了。Taylor展开中高阶导数的计算大大降低了NURBS插值器的实时性。计算插值参数的迭代方法主要参考“预测
‑
校正”插值算法。Ye等作者本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向数控系统的新型参数插补方法，其特征在于，应用于PC和ARM系统，该方法包括以下步骤：S1，进给率调度：对刀尖插补速度与刀轴插补速度的进给率进行调度，将STM的刀轴轨迹的弦误差约束δ0转化为MTM的刀尖轨迹的弦误差约束δ
t
，获取刀轴进给率；S2，插值参数精度调度：基于获取的刀轴进给率，对计算机数控系统的插补周期T
s
细分为插值参数精度t
i,k
；S3，基于步骤S1获取的刀尖进给率和步骤S2细分的插值参数精度t
i,k
进行三轴下刀尖FDI参数插补；S4，刀尖点误差约束结合刀轴弦高误差约束模型，生成五轴弦高误差约束模型，并结合步骤S3中三轴下刀尖FDI参数插补，获取五轴下刀轴插补轨迹。2.根据权利要求1所述的面向数控系统的新型参数插补方法，其特征在于，在步骤S1中，刀尖插补速度与刀轴插补速度的进给率为γ，γ>1；式中，||C
t
(u)||,||C
o
(u)||分别是刀尖点曲线和刀轴曲线的总模长，||ΔC
t
(u)||,||ΔC
o
(u)||分别是插补周期内刀尖点曲线和刀轴曲线的模长，C
t
(u),V
t
(u)分别是刀尖点曲线和刀尖点进给率，C
o
(u),V
o
(u)分别是刀轴曲线和刀轴进给率。3.根据权利要求2所述的面向数控系统的新型参数插补方法，其特征在于，对刀尖插补速度与刀轴插补速度的进给率进行调度中，得出曲率与半径间的关系；曲率k定义为：式中，k是曲率，Δs是圆弧，Δa是圆心角。4.根据权利要求1所述的面向数控系统的新型参数插补方法，其特征在于，在步骤S1中，获取刀轴进给率过程中，映射到刀尖插补轨迹中的刀轴矢量的弦高误差为：式中，δ
t
是刀尖轨迹的弦误差约束，u
i
是第i个插补参数，ρ
t
是刀尖轨迹的曲率半径，是刀尖点曲率半径的平方，V
t
是刀尖点进给率，T
s
是插补周期，γ是刀尖插补速度与刀轴插补速度的进给率，ρ
o
是刀轴轨迹的曲率半径，是刀轴矢量曲线曲率半径的平方，V
o
是是刀轴矢量进给率，δ
o
是刀轴轨迹的弦误差约束。5.根据权利要求4所述的面向数控系统的新型参数插补方法，其特征在于，刀尖和刀轴矢量的刀尖弦误差约束是刀轴轨迹的弦误差约束δ
o
和刀尖轨迹的弦误差约束δ
t
中的最小值，表达式为：
δ
t,o
＝min(γδ
o
,δ
t
)式中，δ
t,o
是刀尖点和刀轴的共同弦高误差。6.根据权利要求1所述的面向数控系统的新型参数插补方法，其特征在于，在步骤S2中，IPA计算公式为：式中，t
i,k
是插值参数精度，k和strlen(strstr(τ
i
,".")
‑
1)是小数点的个数，str(len
‑
1)是小数点的最后一位，len是τ
i
的长度；如果小数点最后一位是10的整数倍，即2或5，则t
i,k
为2
×
10
‑
k
或5
×
10
‑
k
；如果不是，则t
i,k
为10
‑
k
。7.根据权利要求1所述的面向数控系统的新型参数插补方法，其特征在于，在步骤S3中，三轴下刀尖FDI参数插补公式为：式中，u
i+1
是第i+1个插补参数，u
i
是第i个插补参数，T
s
是插补周期，是刀尖点第i个插补参数对应的进给率，t
i,k
是插值参数精度，||C'(u
i
)||是曲线一阶导数的模长。8.根据权利要求1所述的面向数控系统的新型参数插补方法，其特征在于，在步骤S4中，刀轴弦高误差约束模型为：式中，δ(u
i
)是弦高误差，ρ(u
i
)是曲率，ρ2(u
i
)是曲率的平方，V(u
i
)是进给率；五轴弦高误差约束模型为：δ
t,o
＝min(γδ
o

【专利技术属性】
技术研发人员：王太勇，曹立波，田冲，贾松辉，王万金，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：