[发明专利]一种基于双向比例调整的多约束数控加工进给率定制方法

说明书

本发明是一种基于双向比例调整的多约束数控加工进给率定制方法，该方法首先根据零件工艺要求对加工路径进行扫描，并确定每个采样点在弓高误差约束、机床分轴速度约束、分轴加速度约束下的最大进给率上限值；然后，采用B样条曲线对离散点进给率上限值进行拟合，得到初始进给率曲线；最后，以局部极小值点为基点，采用双向比例迭代调整算法，对初始进给率曲线进行横向变形调整，以获取满足给定约束的最终进给率。本发明可有效提高机床运动平稳性，以保证零件加工质量、精度和效率。

技术领域

本发明是一种基于双向比例调整的多约束数控加工进给率定制方法，属于机械数控加工技术领域。

背景技术

随着我国航空航天、新能源、船舶等领域的飞速发展，具有复杂曲面型腔结构的机械零件得到了广泛应用。尤其在一些高端装备制造中，对该类零件的加工质量和精度也提出了更高的要求。作为制造领域的重要加工方式之一，数控机床凭借较高的加工效率和稳定性，受到了工业界人士的普遍关注，其中，进给率规划作为数控加工的核心技术，其规划质量的优劣直接决定了数控加工的稳定性和加工质量。目前，商业数控系统的进给率规划通常以梯形和S形加减速规律为主，而缺少对机床分轴驱动特性的考虑。尤其在高速加工过程中，为了避免机床进给系统的特性的超差，传统的加减速方式在加工工艺参数设定上往往较为保守，很大程度上降低了加工效率。

本发明从机床分轴驱动特性的角度出发，基于双向比例调整策略，形成了一种多约束数控加工进给率定制方法。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提出了一种基于双向比例调整的多约束数控加工进给率定制方法。该方法采用解耦方式可快速确定出加工路径上具有极小值进给率特征的位置点，并以此为基点，利用横向比例迭代调整算法，通过降低约束超差位置点处的进给率值，达到机床分轴加速度和加加速度减小的目的，最终实现多约束条件下的数控进给率定制。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种基于双向比例调整的多约束数控加工进给率定制方法，其特征在于：该方法的步骤如下：

步骤一、对零件的加工路径进行扫描，从路径参数起点开始，以预设的插补周期为间隔确定采样点，通过采样点拟合数控走刀加工路径，将数控走刀加工路径用B样条曲线表示，得到的参数曲线表达式：

式中，P(u)表示数控走刀加工路径，p_i(i＝0,1…,n)为路径曲线控制点，N_i,k(u)表示第i个k次B样条基函数，u为近似弦长参数化得到的路径参数；

步骤二、通过给定零件加工弓高误差最大允许值ε_max，机床分轴速度最大允许值机床分轴加速度最大允许值刀具运动切向加速度最大允许值确定每个采样点的弓高误差约束、机床分轴速度约束、机床分轴加速度约束，根据下述公式计算每个采样点处在满足给定约束下的最大进给率上限值

式中，ρ(u)为加工路径的曲率半径，T为参数插补周期，ω为加工路径总长度，f_max为数控加工最大编程进给率；

步骤三、采用B样条曲线对步骤二中计算得到的每一个采样点进给率上限值进行拟合，得到初始进给率曲线，其表达式如下

式中，f(u)表示进给率曲线，d_i为B样条进给率曲线控制点，m为B样条进给率曲线控制点的个数；

步骤四、根据下式对每一个采样点的机床分轴速度约束、机床分轴加速度约束进行校验