[发明专利]一种五轴微线段加工路径光顺方法

说明书

本发明公开了一种五轴微线段加工路径光顺方法，包括如下步骤：读入五轴加工路径代码，得到一系列的刀尖点坐标P_i(X_i，Y_i，Z_i),i＝1、2、3…k，和对应的刀轴点坐标P_oi(X_oi，Y_oi，Z_oi),i＝1、2、3…k；建立四次B样条曲线数学模型；步骤2，依次选取三个相邻的刀尖点，对三个相邻的刀尖点采用四次B样条曲线数学模型进行加工路径光顺；依次选取三个相邻的刀轴点，对三个相邻的刀轴点采用四次B样条曲线数学模型进行加工路径光顺。本发明在应用中采用外过渡的形式，能够使得过渡曲线获得更小的曲率极值，本发明降低了刀尖点过渡曲线的曲率极大值，使加工路径更加光顺。

技术领域

本发明涉及一种机械制造技术中的光顺方法，特别涉及一种五轴微线段加工路径光顺方法。

背景技术

目前，五轴数控机床因其具有装夹简便、生产高效、灵活性强等特点，在高速高精加工领域，如模具制作、复杂曲面加工等，被广泛应用。针对五轴的现代工业产品造型设计中，参数曲线得到越来越多的应用，但是由于大多数用于产生数控加工代码的CAM软件，不能直接生成参数曲线，因此大多场合下使用大量的微线段来逼近设计中使用的参数化曲面，从而实现五轴复杂工件的生产加工。但是采用微线段进行曲线曲面加工的方法，会带来程序量大，加工速度慢，速度波动大、加工表面质量不足等缺点，这已成为现代加工中实现高速、高精的瓶颈。为解决微线段加工存在的问题，从而实现高速高精度加工，一般使用全局光顺和局部光顺两种方法。由于全局光顺存在误差控制困难、算法复杂耗时难以实现实时计算，而局部光顺算法相对简单，易于控制误差，并可实现实时运算，因此被广泛研究。

针对现有的技术进行总结发现，“局部最优小线段路径解析光顺的实时前瞻插补方法及系统(ZL 201610404868.7)”等文献中，针对两轴或者三轴数控机床进行局部过渡算法的研究，但是此类算法无法直接应用在五轴机床上。文献“一种几何精度及衔接速度最优化的五轴联动平滑插补方法(ZL 201611195898.8)”，“Huang J,Du X,Zhu L M,Real-timelocal smoothing for five-axis linear toolpath considering smoothing errorconstraints,International Journal of Machine Tools and Manufacture.124(2018),67–79”等文献，针对五轴加工的特点采用基于圆弧或者B样条曲线的内过渡光顺方法实现刀尖点和刀轴旋转的平滑过渡，其中内过渡光顺指过渡曲线的控制点全部落在两个直线段上或者其组成的夹角内。与此方法类似，基于其他参数曲线(如贝塞尔曲线、NURBS曲线等)的内过渡方法是目前使用最多的方法，但是此方法存在着一些不足之处。如文献“Xu F andSun Y,A circumscribed corner rounding method based on double cubic B-splinesfor a five-axis linear tool path,International Journal of AdvancedManufacturing Technology.94(2018),451-462”指出内过渡的光顺方法局限了光顺的效果，采用外过渡的方式，会进一步降低曲率极值，提高加工的效率，该文献便采用基于三次B样条曲线采用外过渡的方式，来实现五轴微线段加工的光顺。但是文献中并没有给出外过渡曲线最大曲率的解析解，这会增加后期插补中的计算难度，并且采用完全对称的过渡曲线，在对于一般情况过渡的时候，仍有刀轴不连续的情况出现。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种五轴微线段加工路径光顺方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种五轴微线段加工路径光顺方法，包括如下步骤：