加速度直线型高速插补算法在数控机床中的应用制造技术

本发明专利技术为加速度直线型高速插补算法在数控机床中的应用，对于加工路径连接速度的计算，本发明专利技术考虑涉及到两个问题，一个是机床的伺服能力，这由机床本身的性能决定；另一个是相邻的两段路径之间的夹角，针对相邻的两段路径之间的夹角，若两条路径间的夹角大于９０度，连接速度必须设为零；若夹角在０度和９０度之间，利用它们之间的夹角计算相应的连接速度，此时的连接速度并不为零，而且夹角越小，连接速度越大；若夹角为０，则认为在此点不降速，此时连接速度就是机床允许的最大速度。相对于没有高速连接的加速度直线型算法，我们的连接速度不必每次都降到０，而是按照夹角计算，尤其在夹角比较小的时候几乎不降速，因此极大的提高了加工效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数控机床控制
特别是直线型插补算法领域。
技术介绍
数控机床控制
中，加速度直线型插补算法有诸多优点，由于该算法实现简单、加工效率高，因此在数控系统中得到了广泛应用。但是，目前已有的操作程序缺少高 速连接，每条加工路径的起点和终点速度都设置为零。这样必然导致如下两个问题第一， 因为加工速度不均勻，导致了加工效果比较差，这在激光雕刻和等离子雕刻等热切割中表 现的尤为明显；第二，因为每次都要降速到零，以致于加工效率会很低，尤其对于路径是由 大量微小线段组成的铣削刀路，没有高速连接，加工效率几乎是不可接受的。然而简单的设 置一个连接速度，又会因为在某些轴上不满足机床的伺服能力而引起机床抖动，影响加工 效果和机床寿命。因此如何合理的设置连接速度就成为一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的针对缺少高速连接的加速度直线型插补算法，本专利技术改变每条加 工路径的起点和终点连接速度每次降到零的设置，以求改善加工的效率和加工品质。对于加工路径连接速度的计算，本专利技术考虑涉及到两个问题，一个是机床的伺服 能力，这由机床本身的性能决定；另一个是相邻的两段路径之间的夹角。如果两条路径间的夹角大于90度，本专利技术就认为连接速度必须设为零；如果夹角在0度和90度之间，本专利技术利用它们之间的夹角计算相应的连接速度， 此时的连接速度并不为零，而且夹角越小，连接速度越大，如果夹角为0，则本专利技术认为在此点不降速，此时连接速度就是机床允许的最大速度。相对于没有高速连接的加速度直线型算法，本专利技术的连接速度不必每次都降到0， 而是按照夹角计算，尤其在夹角比较小的时候，本专利技术实施几乎不降速。这在两方面提高了 加工质量。第一，因为在连接点处速度不再必须降速为零，尤其在两条路径夹角比较小的时 候，一般是以最高速度在加工，因此就提高了加工的效率。第二，因为连接点不再必须降速， 因此整个的加工速度就比较均勻，切削出的路径就比较均勻，因此提高了加工的品质。有益效果从实际的应用来看，对于一般的加工刀路，高速连接的应用一般会使加 工效率提高50%以上；而加工品质的改善也是显著的，尤其对于激光雕刻、等离子切割等 效果更为明显。没有应用高速连接算法以前，在激光雕刻和等离子切割中，由于每个连接点 处速度都必须降为零，这就会引起热量的短暂积聚，本来在连接点处的一个“点”就会被雕 刻(切割)为一个“小圆”，而严重的影响了加工品质。高速连接算法的应用有效的改善了 这种缺陷。附图说明下面结合附图与实施案例进一步说明本专利技术。图1连接速度的设置。 具体实施例方式以下通过一个实施案例，进一步说明本专利技术。一条加工路径(长度为1)的加工一般会有加速、勻速和减速过程，或者只有加速 和减速的过程。首先假设加工过程中只有加速和减速过程，可以根据起点速度、终点速度和 加工的长度计算出可以达到的最大速度。计算公式为Uvs +Vm){Vm~Vs) +Uve + Vm){Vm~V:) =I {^1) 2a 2a、H+2fl,当求出的Vm小于等于数控系统设定的最大加工速度Vmax时，该段路径的加工只有 加速和减速过程；当Vm大于Vmax时，由于实际加工时的进给速度不能超过给定的最大进给 速度Vmax，所以数控系统要以Vmax速度勻速进给一段距离。具体计算过程如下当Vm 小于 Vmax 时，S2 = 0，Si、S3 分别为V2-V2 V2-V2S1 = ~-^-S, = ~1 2a 2 2a当Vm大于Vmax时Sl = v^v" S3 = v^v' S2 = I-S1-S3对于连接速度的设置如图1所示B为连接2a2a点AB和BC之间的夹角为θ，那么连接速度的计算公式如下1.如果θ大于90度，连接速度为0 ；2.如果θ等于0度，连接速度为机床允许的最大速度；3.如果θ大于0度小于90度，我们要求连接速度满足 ‘其中转弯时间Τ、转弯加速度Amax都是常数，它们由机床的伺服能力决定，用户可 以通过设置转弯加速度的大小确定连接速度的大小，但是转弯加速度的设置必须满足机床 的伺服能力。最终我们可以得到Vb =(式 2)。Sinfc1 I-COS^权利要求加速度直线型高速插补算法在数控机床中的应用，其特征在于，针对相邻的两段路径之间的夹角，包括以下方法1)如果两条路径间的夹角大于90度，连接速度必须设为零；2)如果夹角在0度和90度之间，利用它们之间的夹角计算相应的连接速度，此时的连接速度并不为零，而且夹角越小，连接速度越大；3)如果夹角为0，则认为在此点不降速，此时连接速度就是机床允许的最大速度。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于所述方法2)的连接速度，用户可以通过 设置转弯加速度确定，而转弯加速度的设置必须满足机床的伺服能力。全文摘要本专利技术为加速度直线型高速插补算法在数控机床中的应用，对于加工路径连接速度的计算，本专利技术考虑涉及到两个问题，一个是机床的伺服能力，这由机床本身的性能决定；另一个是相邻的两段路径之间的夹角，针对相邻的两段路径之间的夹角，若两条路径间的夹角大于90度，连接速度必须设为零；若夹角在0度和90度之间，利用它们之间的夹角计算相应的连接速度，此时的连接速度并不为零，而且夹角越小，连接速度越大；若夹角为0，则认为在此点不降速，此时连接速度就是机床允许的最大速度。相对于没有高速连接的加速度直线型算法，我们的连接速度不必每次都降到0，而是按照夹角计算，尤其在夹角比较小的时候几乎不降速，因此极大的提高了加工效率。文档编号G05B19/41GK101807067SQ20091024738公开日2010年8月18日 申请日期2009年12月29日 优先权日2009年12月29日专利技术者方敏, 赵冬 申请人:上海维宏电子科技有限公司;上海奈凯电子科技有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
加速度直线型高速插补算法在数控机床中的应用，其特征在于，针对相邻的两段路径之间的夹角，包括以下方法：１）如果两条路径间的夹角大于９０度，连接速度必须设为零；２）如果夹角在０度和９０度之间，利用它们之间的夹角计算相应的连接速度，此时的连接速度并不为零，而且夹角越小，连接速度越大；３）如果夹角为０，则认为在此点不降速，此时连接速度就是机床允许的最大速度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方敏，赵冬，
申请(专利权)人：上海维宏电子科技有限公司，上海奈凯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]