[发明专利]复杂曲面五轴平底刀宽行加工进给率离线规划方法

权利要求书

1.一种复杂曲面五轴平底刀宽行加工进给率离线规划方法，其特征在于，包括如 下步骤：

步骤S1，读入设计曲面对应的刀位文件，针对第一行刀轨中的离散刀位，经机床 运动学反解，获得机床各运动轴离散位置；

步骤S2，以机床各运动轴的速度、加速度、跃度极限和曲线弓高误差为约束，建 立时间最优的进给速度规划模型；求解该进给速度规划模型得到刀轨上各刀位处满足机 床性能约束的最大进给速度；

步骤S3，在步骤S2得到的最大进给速度的基础上，以进给速度最大为目标，刀具 切削过程中的最大切削力保持在设定切削力阈值范围内为约束，建立进给率优化模型；

步骤S4，根据工件、刀具几何信息以及加工刀轨信息，估算切削过程中刀轨上每 个刀位处的最大切削力；

步骤S5，通过二分法求解进给率优化模型：当刀轨上某个刀位处最大切削力与设 定切削力阈值的误差百分比少于5％时，完成模型优化，获得该刀位处更新后的进给速 度；否则用该刀位处更新后的进给速度重新计算该刀位处的最大切削力，并继续模型优 化过程；

步骤S6，由步骤S5中获得的刀轨上各刀位处的进给速度以及刀轨各刀位处对应的 机床各运动轴的位置，针对具体的机床数控系统输出相应的数控代码；

步骤S7，使用离散矢量求交法计算当前刀轨加工后工件的几何形状信息。

2.根据权利要求1所述的复杂曲面五轴平底刀宽行加工进给率离线规划方法，其 特征在于，步骤S1中，所述设计曲面为已知的待加工曲面的CAD模型，设计曲面所对 应的刀位文件由通用CAM软件生成。

3.根据权利要求1所述的复杂曲面五轴平底刀宽行加工进给率离线规划方法，其 特征在于，步骤S2中，用3次B样条曲线插值机床各运动轴离散位置，以等参数间隔 在机床各轴的样条曲线参数区间上采样，获得机床各运动轴的速度、加速度、跃度和曲 线弓高误差。

4.根据权利要求1所述的复杂曲面五轴平底刀宽行加工进给率离线规划方法，其 特征在于，步骤S3中，所述切削力阈值由刀齿强度、刀具整体刚度和刀具最大变形决 定。

5.根据权利要求1所述的复杂曲面五轴平底刀宽行加工进给率离线规划方法，其 特征在于，步骤S4中，所述最大切削力的计算包括如下步骤：

步骤S41，以离散矢量求交法确定刀轨上每个刀位处刀具参与切削的区域以及相应 的切入切出角；

步骤S42，根据刀具参与切削的区域的位置及相应的刀具每齿进给量和主轴转速， 并根据切削数据库信息确定相应的切削力系数。

6.根据权利要求5所述的复杂曲面五轴平底刀宽行加工进给率离线规划方法，其 特征在于，步骤S42中，所述切削数据库信息建立方法如下：根据具体刀具和相应工件 材料的转速、每齿进给、切深、切宽多因素正交实验实测铣削力数据，然后使用最小二 乘拟合得到切削力系数。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的复杂曲面五轴平底刀宽行加工进给率离线 规划方法，其特征在于，还包括如下步骤：

步骤S8，重复步骤S1至步骤S7规划下一行刀轨的进给速度。