[发明专利]一种适用于数控装置刀具的小线段的速度曲线规划方法

说明书

本发明公开了一种适用于数控装置刀具的小线段的速度曲线规划方法，具体涉及数控技术领域的小线段加工技术。本发明方法通过合并速度规划单元，减少确定的了速度规划单元的个数，在传统速度规划过程中，每一个速度规划单元的开始处，加速度从零开始增加到系统允许的最大值，然后在速度规划单元的结束处降低为零，通过减少速度规划单元个数和采用新的速度规划方法，可以有效减少加工过程中加速度变化过程所占用的时间。同时，通过合并速度规划单元，合并后的新速度规划单元对应的刀具路径长度增加，加工过程中，刀具的加工速度可以在最大值点维持较长时间，在提高加工质量的同时，有效的减少了加工时间，提高了加工效率。

技术领域

本发明涉及数控技术领域的小线段加工技术，具体的说是一种适用于数控装置刀具的小线段的速度曲线规划方法。

背景技术

模具的型腔、汽车部件以及航空结构件广泛采用自由曲线、自由曲面进行描述，但是除了少数种类的高端数控机床外，现有的数控机床不能够直接加工自由曲线和自由曲面。为了解决这个问题，制造领域采用小线段逼近自由曲线和自由曲面，然后，生成相应的描述加工过程中刀具运行路径的数控程序。实际数控加工过程中，现有的技术根据小线段的长度进行速度规划，生成运动学曲线，控制加工过程中刀具的运动速度。这种方法存在明显的缺陷：(1)当小线段的长度较短时，速度规划过程中的速度规划单元长度过短。(2)每一个速度规划单元的起始点处加速度为零。这些缺陷都会导致数控机床的刀具生成的运动学曲线波动频繁。在加工过程中，频繁波动的加工速度导致机床上的刀具受力不均匀，引起刀具抖动，并在加工件的表面留下不必要的刀具痕迹，降低加工质量和加工效率。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种适用于数控装置刀具的小线段的速度曲线规划方法。

具体技术方案如下：

一种适用于数控装置刀具的小线段的速度曲线规划方法，具体步骤如下：

(1)确定加工路径上每一个拐角的门限速度，并设定相邻拐角之间的路径为一个速度规划单元；

需要说明的是，小线段表示的数控程序方法中，相邻的小线段间存在拐角，在加工拐角的过程中，刀具的运动速度不能超过拐角处的门限速度，其中，所谓拐角的门限速度是指为了保证加工精度，拐角处所允许的最大加工速度，

加工路径上存在两个相邻的小线段，小线段之间的夹角的二分之一称之为门限速度角，数控机床所允许的最大加速度值与数控系统的采样周期的乘积除以门限速度角的正弦值的二倍，所得结果即为当前拐角的门限速度值；

加工路径上，相邻拐角之间的路径称为一个速度规划单元，每个速度规划单元两端拐角对应的门限速度的最小值，为该速度规划单元加工过程所允许的最大加工速度；

(2)根据加工路径上的门限速度值，重新确定速度规划单元，

需要说明的是，加工路径上沿着加工方向存在两个相邻的门限速度值，用后者减去前者获得当前拐角的门限速度变化值；

当连续多个拐角的门限速度变化值除以这些拐角的门限速度变化值的平均值所得结果小于5％时，将这些拐角所对应的刀具路径合并为一个速度规划单元，通过速度规划单元合并，可以减少刀具路径加工过程中的速度波动和刀具抖动，在缩短加工时间的同时提高加工质量；

否则，步骤(1)设定的速度规划单元不变；

其中，5％为工艺参数；

(3)根据步骤(2)重新确定的速度规划单元，对小线段描述的加工路径进行速度规划，

步骤(31)设定速度规划计算模块VPCM，速度规划过程中通过限制加工过程中加加速度的最大值，可以有效减少刀具抖动，提高加工质量，

所述速度规划计算模块VPCM具体如下：