一种基于旋转矢量插值的五轴加工连续刀轴光顺方法技术

本发明专利技术属于复杂曲面五轴数控加工技术领域，公开一种基于旋转矢量插值的五轴加工连续刀轴光顺方法。将关键刀位处的刀具姿态描述为单位四元数；利用单位四元数的对数运算，将其转换为旋转矢量以简化后续的插值光顺计算，同时保留原姿态的所有运动信息；为实现刀轴运动的C3连续性，采用五次B样条曲线作为插值工具，来精确表示整条加工轨迹上的中间旋转矢量；为获得插值于关键刀位姿态的B样条曲线，综合考虑样条曲线的能量泛函最小化和关键刀位约束的满足，构建并求解一个基于拉格朗日乘子法的线性方程组，以确定B样条曲线的控制点坐标；最后，利用四元数的指数运算，将插值得到的中间旋转矢量映射回四元数空间，从而确定平滑的中间刀具姿态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于复杂曲面五轴数控加工，尤其涉及一种基于旋转矢量插值的五轴加工连续刀轴光顺方法。

技术介绍

1、当前，在汽车、航空等诸多工业领域，复杂曲面零件的制造显得尤为关键，而五轴数控加工技术正是实现这类零件高性能制造的重要支撑。鉴于此类零件几何形状的复杂性，五轴加工过程中需要适应性地调整切削刀具的倾斜角度，以保证加工过程局部与全局均无干涉。同时，由于机床驱动能力的固有限制，必须考虑刀具姿态变化的光顺性，以消除刀轴的剧烈摆动，确保刀具的运动轨迹平滑稳定。因此，五轴加工轨迹规划的难题之一，便在于如何同时实现刀具干涉的规避与刀轴运动轨迹的光顺。国内外学者对此存在两种思路，其一是构造可行空间并在可行空间内优选刀轴矢量，例如，丁汉等人的专利技术专利“五轴数控加工光滑无干涉刀具路径的规划方法”(专利号：cn200710045183.9)便是在各个刀位点处构建离散的可达方向锥以保证无干涉，随后从可达方向锥中优选光顺的刀轴；另外一种思路则是先产生光顺的刀轴再调整以避免干涉。前者需要计算每个刀位处的可行空间，计算代价大，后者则往往借助插值算法生成中间刀具姿态，无需繁琐的逐本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于旋转矢量插值的五轴加工连续刀轴光顺方法，其特征在于，首先，采用四元数这一数学工具，将关键刀位处的刀具姿态描述为单位四元数；接着，利用单位四元数的对数运算，将其转换为旋转矢量以简化后续的插值光顺计算，同时保留原姿态的所有运动信息；为实现刀轴运动的C3连续性，采用五次B样条曲线作为插值工具，来精确表示整条加工轨迹上的中间旋转矢量；为获得插值于关键刀位姿态的B样条曲线，综合考虑样条曲线的能量泛函最小化和关键刀位约束的满足，构建并求解一个基于拉格朗日乘子法的线性方程组，以确定B样条曲线的控制点坐标；最后，利用四元数的指数运算，将插值得到的中间旋转矢量映射回四元数空间，从而确定平滑的中...

【技术特征摘要】

1.一种基于旋转矢量插值的五轴加工连续刀轴光顺方法，其特征在于，首先，采用四元数这一数学工具，将关键刀位处的刀具姿态描述为单位四元数；接着，利用单位四元数的对数运算，将其转换为旋转矢量以简化后续的插值光顺计算，同时保留原姿态的所有运动信息；为实现刀轴运动的c3连续性，采用五次b样条曲线作为插值工具，来精...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐金亭，吴磊，孙玉文，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：