[发明专利]数控切削刀轨数据转角判定方法

说明书

技术领域

本发明涉及数控切削加工中的数据分析与挖掘技术领域，尤其涉及一种数控切削刀轨数据转角的判定方法和技术，该方法和技术可应用于满足数控加工过程中智能分析对转角特征数据的提取要求。

背景技术

数控加工过程即数控机床根据NC指令代码对工件材料进行切削的过程，数控切削过程中的刀轨数据是指利用数据采集技术获取的机床实时数据，刀轨数据主要包含几何位置信息和负载信息，即三维几何坐标、功率、电流等。结合大量的工程实践发现，在刀轨的几何转角处负载相对较高，发生故障的机率较大，因此通过刀轨数据来进行几何转角的判定是对数控加工过程实时分析的关键，这对切削故障预警具有重大的意义，同时也为后续的数据分析和数据挖掘奠定了坚实的基础。

目前在本领域仍未有数控加工过程基于刀轨实时数据的转角判定方法，因此本方法和技术具有一定的原创性。在给定数据采样率下，刀轨数据是一个固定时间间隔的离散序列，依据现有的技术手段，只有当采样率足够高时才有可能同时采集到几何转角位置附近的多个数据，从而判定转角点。本发明依据离散序列中连续三点连线所形成的角度大小来判定转角点，而不依赖于数据采样率的高低，即使在采样率较低、数据点间隔较大的情况下，也总能根据本方法从刀轨采样数据中提取出转角点，并且在采样率越高时越接近真实几何转角点。

发明内容

本发明的目的是要提供一种基于连续三点连线所成角度来判定数控切削刀轨转角的方法。

数控切削刀轨数据转角判定方法，步骤为：

S1将工件表面作为加工基准平面；

S2数控切削刀具对零件进行加工，其运动轨迹形成数控切削刀轨；

S3设定采样频率，在数控切削刀轨上采集包含三维几何位置信息的系列数据点；

S4依次提取采集数据点，将当前点与其前后相邻的两个点连接为两条线段；

S5计算由三点构成的两条线段之间的夹角角度，如上述角度值处于给定的角度值范围内，则三点中的中间点为标记为转角点；

S6，继续遍历数控切削刀轨系列数据点的其它点，重复步骤S4和步骤S5，标记出刀轨中所有的转角点。

所述步骤S3采集的系列数据点中，在刀具空移、下刀、抬刀等与零件不产生接触时采集的数据点是无效切削数据。

所述步骤S5根据余弦定理计算夹角角度。

基于连续三点连线所成角度的转角判定方法，其有益效果是：

1、本方法的计算量较小，并且能在数据采集过程中实时地提取出转角点，由于数控加工过程中实时分析对数据的实时性要求较高，因此通过该方法进行转角判定可以满足加工过程中基本的实时性需求。

2、本方法中转角的判定不依赖于数据采样率的高低，即使在采样率较低、数据点间隔较大的情况下，也总能根据本方法从刀轨采样数据中提取出转角点，并且在采样率越高时越接近真实几何转角点。

附图说明

图1为数控切削过程刀轨实时数据图；

图2为刀轨采样数据示意图；

图3为刀轨转角判定实例1；

图4为刀轨转角判定实例2；

图5为高采样率下刀轨采样数据示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步的说明。

数控加工切削过程形成的刀轨如图1所示，在图2中具体分析其中某段刀轨的采样数据：

将工件表面作为加工基准平面，即(x，y，0)参考坐标平面；数控切削刀具在加工零件时的运动轨迹形成实际数控切削刀轨；根据已有的数据采集技术，可在数控切削刀轨上采集一系列包含三维几何位置信息的数据点(图2中4)。

在不同的数据采集频率(即采样率)下，所采集到的刀轨数据点疏密不同，在足够高的数据采样率下，可以准确地还原数控切削的真实刀轨，然而在实际情况中，很难甚至不可能满足理想的数据采样率要求。

因此，在有限的数据采样率下，如何从刀轨数据中尽可能准确地还原数控切削的刀轨，从而尽可能准确地提取出转角点，是本发明内容主要解决的问题。对数控切削刀轨数据进行具体分析的过程，就是从切削刀轨上实际采集的数据点中提取出转角点的过程，因此转角的判定是基于实际采集数据序列的。