[发明专利]一种宽行端铣加工刀轨生成统一方法

权利要求书

1.本发明一种宽行端铣加工刀轨生成统一方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤一、选定参数曲面上的一个凹区域或者凸区域，在该区域沿着接近最小主曲率方向的参数线走刀；

步骤二、将刀轨离散成一系列刀位点，确定每个刀位的偏航角；

步骤三、用中点法优化每个刀位，可以得到每个刀位优化后的俯仰角、抬刀量和偏航角，进而得到每个刀位的行宽和整行刀轨的行宽；

步骤四、将步骤三中刀轨的俯仰角用最小二乘法拟合，求取拟合曲线和原始曲线的最大偏差，将拟合曲线向上偏置该偏差值，然后插值得到每个刀位后续调整的初始俯仰角；

步骤五、根据行宽相对于俯仰角和抬刀量的变化规律，在每个刀位处求得行宽为某个定值时对应的俯仰角区间，该定值比整行刀轨的行宽值略大；

步骤六、判断步骤四中确定的初始俯仰角和步骤五中确定的俯仰角区间的关系，进而求得同时满足刀轨光顺和行宽均匀要求的俯仰角和抬刀量；

步骤七、判断在步骤六中得到的刀具姿态下，加工行宽是否覆盖整行刀轨的有效行宽，若否则对俯仰角和抬刀量进行修正。

2.根据权利要求1所述的一种宽行端铣加工刀轨生成统一方法，其特征在于：在步骤一中所述的“凹区域或者凸区域”是指曲面在该区域整体为凸或凹，最小主曲率方向呈现一致性。

3.根据权利要求1所述的一种宽行端铣加工刀轨生成统一方法，其特征在于：在步骤二中所述的“将刀轨离散成一系列刀位点”是按照等间距离散的方法将走刀参数线离散成预定数量的刀位点，也能按照其他方法进行离散；所述的“确定每个刀位的偏航角”是指直接固定刀具在每个刀位的偏航角，或者采样预定数量刀位的最优偏航角进行拟合，然后插值得到每个刀位的偏航角。

4.根据权利要求1所述的一种宽行端铣加工刀轨生成统一方法，其特征在于：在步骤三中所述的“用中点法优化每个刀位”是指通过优化确定刀具的三个定位变量：俯仰角、偏航角和抬刀量；步骤二确定了在每个刀位处的偏航角，抬刀量设为上公差，在偏航角和抬刀量确定的情况下，临界过切状态时的俯仰角为行宽最大时的俯仰角；在刀具定位完成之后，刀具和曲面的相对姿态就确定了；刀具落在曲面公差带内的部分在垂直于走刀方向上度量的参数长度为加工行宽，一行刀轨所有刀位的参数行宽边界所包含的最大参数区间的长度为整行刀轨的加工行宽。

5.根据权利要求1所述的一种宽行端铣加工刀轨生成统一方法，其特征在于：在步骤四中所述的“求取拟合曲线和原始曲线的最大偏差”是指一行刀轨所有刀位中，原始俯仰角减去其拟合曲线上对应值得到的差值达到最大的那个偏差；所述的“将拟合曲线向上偏置该偏差值”是指将原始俯仰角用最小二乘法拟合后的曲线向上抬高最大偏差，抬高之后原始的俯仰角全部落在拟合曲线的下方或者曲线上；所述的“插值得到每个刀位后续调整的初始俯仰角”是指在每个刀位处插值向上平移后的俯仰角拟合曲线，得到的俯仰角会用在后续的刀位调整中。

6.根据权利要求1所述的一种宽行端铣加工刀轨生成统一方法，其特征在于：在步骤五中所述的“行宽相对于俯仰角和抬刀量的变化规律”是指以抬刀量和俯仰角为自变量，加工行宽为函数值构造一个三维曲面，这个三维曲面在每个刀位都存在却不需要求解出来，不过需要计算该曲面某些特征点的坐标来进行后续刀具姿态的调整；所述的“在每个刀位处求得行宽为某个定值时对应的俯仰角区间”是指：行宽为某个定值时对应于上述曲面上一条等高线，这条等高线被称为等行宽线，它的两个端点落在曲面的边界上，两个端点的俯仰角构成该等行宽线的俯仰角区间；这里的行宽值一般比整行刀轨的行宽略大，即允许刀轨内部加工行宽在一定范围内波动。

7.根据权利要求1所述的一种宽行端铣加工刀轨生成统一方法，其特征在于：在步骤六中所述的“求得同时满足刀轨光顺和行宽均匀要求的俯仰角和抬刀量”是指对于每个刀位，根据步骤五得到的等行宽线的俯仰角区间和步骤四中得到的后续调整的俯仰角，然后进行如下比较：若该俯仰角在等行宽线的俯仰角区间内，则认为该俯仰角最优，然后求得等行宽线上该俯仰角对应点的抬刀量；若该俯仰角在等行宽线的俯仰角区间外，则取距离该俯仰角最近的那个等行宽线端点的俯仰角和抬刀量作为最优刀具姿态。

8.根据权利要求1所述的一种宽行端铣加工刀轨生成统一方法，其特征在于：在步骤七中所述的“对俯仰角和抬刀量进行修正”是指：若在步骤六中求得的刀具姿态下，当前刀位的加工行宽没有完全覆盖刀轨的有效加工行宽，这种情况可能导致局部欠切，因此需要对该刀具姿态进行修正，即修正刀具的俯仰角和抬刀量直到满足刀位的加工行宽覆盖刀轨的有效加工行宽为止。