[发明专利]一种五轴端铣刀补偿中运动突变现象的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数控技术领域中的五轴加工技术，具体的说是一种五轴端铣刀具补偿过程中半径补偿矢量突变现象的控制方法。

背景技术

五轴加工中，应用3D刀具半径补偿功能可以使得CNC程序独立于刀具半径，当由于磨损等原因造成刀具半径较标准刀具(CAM中进行刀具路径规划时使用的半径)发生轻微变化时，不需要重新生成刀位文件，从而提高了效率，降低了加工成本。但是当刀轴方向矢量同法矢量共线时，半径补偿矢量的解无法用通式求出，从而成为奇异解，而该加工点也成为奇异点。端铣加工经过奇异点附近时，半径补偿矢量的变化会不连续，甚至出现相邻点半径补偿矢量夹角接近180°的情况。半径补偿矢量的不连续进而造成直线轴控制点的运动突变，使相同插补周期内切削点的速度与直线轴的速度不同步，从而引起过切和机床振动等现象。因此激活3D半径补偿功能时，需要在后置处理过程中检测和处理半径补偿矢量的这种突变现象以提高加工稳定性。

现有针对五轴加工奇异点问题的研究，以及针对切触点和控制点进给率同步性规划的研究，都不涉及到半径补偿功能。对于半径补偿矢量突变的情况，有的处理方法是将当前插补周期中的半径补偿矢量赋值给前一插补周期内的半径补偿矢量以消除该类型奇异点，但是单纯采用这样方式处理以后，当前加工区间内的突变现象被消除了，前一区间的变化量却可能增加了。有的处理方法是直接进行线性插值，但是对所有情况都采用这种方式，加工速度会严重下降。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的技术问题是根据刀轴姿态类型变化与否对奇异点附近半径补偿矢量突变程度的影响，给出一种尽量不损失加工速度的分类处理方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种五轴端铣刀补偿中运动突变现象的控制方法，包括以下步骤：

步骤1)读第一个切触点的半径补偿矢量；

步骤2)判断当前点的半径补偿矢量是否为零矢量；

如果是，则将该点后第一个非零半径补偿矢量赋值给该点，进行步骤3)；

如果为否，进行步骤3)；

步骤3)读第二个切触点的半径补偿矢量；

步骤4)判断当前半径补偿矢量是否为零矢量；

如果是，则将前一点的半径补偿矢量赋给当前点，进行步骤5)；

如果为否，进行步骤5)；

步骤5)计算该点与前一点的半径补偿矢量夹角；

步骤6)判断该点与前一点的半径补偿矢量夹角是否小于允许值；

如果是，则执行步骤9；

步骤7)如果为否，判断刀轴姿态类型是否发生变化；

如果发生变化，将前一点半径补偿矢量赋值给后一点，执行步骤9；

步骤8)如果不发生变化，则在该点与前一点之间插入ω/ω₀个新切触点，计算新切触点的坐标、刀轴矢量与半径补偿矢量；

步骤9)判断当前切触点是否为最后一点；

步骤10)如果为否，读下一点的半径补偿矢量，返回步骤4；

如果是，结束。

所述半径补偿矢量在平底刀时通过

r=(u×n)×u|(u×n)×u|]]>

计算得到，其中，n为加工表面法矢量，u是刀轴方向矢量，r是平底刀半径补偿矢量；

所述半径补偿矢量在环形刀时通过