[发明专利]一种基于误差控制的五轴NC系统平滑插补方法

权利要求书

1.一种基于误差控制的五轴NC系统平滑插补方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用基于奇异点检测的刀具矢量插补方式对五轴数控系统旋转轴进行插补；

采用基于理想刀位点轨迹的线性插补方式对五轴数控系统线性轴进行插补。

2.根据权利要求1所述的一种基于误差控制的五轴NC系统平滑插补方法，其特征在于，所述基于奇异点检测的矢量插补方式包括以下步骤：

将相邻两个NC轴指令通过正向运动学分别转换为相应的刀位点坐标：(u_w，n，q_w,n)和(u_w，n+1,q_w，n+1)；其中，(x_m，n,y_m，n,z_m，n)和(x_m，n+1，y_m，n+1，z_m，n+1)表示机床线性轴指令，和表示机床旋转轴指令，u_w,n和u_w，n+1为刀心点位置矢量，q_w,n和q_w，n+1刀轴方向矢量；

求两个刀位点坐标中点处的刀轴方向矢量若q_w，0.5'处在奇异区域内，求解相邻两个NC轴指令中点处的旋转轴坐标通过数控机床自身的正向运动学变换求得相应的刀轴方向矢量q_w，0.5；将q_w，0.5'向q_w,05倾斜ε_allow角，得到中点处新的刀轴矢量其中ε_allow为加工精度允许的最大刀姿误差；将中点左右子区间的旋转轴分别采用矢量插补；

若q_w，0.5'处在奇异区域外，则刀轴不进行倾斜处理，整个区间旋转轴采用矢量插补。

3.根据权利要求2所述的一种基于误差控制的五轴NC系统平滑插补方法，其特征在于，所述基于理想刀位点的线性插补方式包括以下步骤：

计算相邻两个NC轴指令中点处的轨迹误差δ_non-linear，若δ_non-linear≤δ_allow，线性轴直接采用线性插补；若δ_non-linear>δ_allow，则根据插补周期数m将u_w，n和u_w，n+1之间的直线段m等分，同时结合矢量插补得到的各点处的旋转轴坐标，通过数控机床自身的反向运动学变换得到各插补点处的线性轴坐标；δ_allow为最大允许轨迹误差。

4.根据权利要求3所述的一种基于误差控制的五轴NC系统平滑插补方法，其特征在于，所述相邻两个NC轴指令中点处的轨迹误差δ_non-linear的计算方法为：

求解相邻两个NC轴指令中点处的机床轴坐标

通过正向运动学变换转换求解对应的刀心点位置矢量(x_w，0.5,y_w，0.5,z_w，0.5)；

根据起点和终点处的刀心点位置矢量(x_w，n,y_w，n，z_w,n)和(x_w，n+1,y_w，n+1,z_w，n+1)求解理想的中点刀心点矢量

通过下式求得相邻两个NC轴指令中点处的轨迹误差：

δnon-linear=(xw,n+xw,n+12-xw,0.5)2+(yw,n+yw,n+12-yw,0.5)2+(zw,n+zw,n+12-zw,0.5)2]]>