[发明专利]一种自由曲面加工中双NURBS路径极限速度的计算方法

说明书

本发明公开一种自由曲面加工中双NURBS路径极限速度的计算方法，包括以下步骤：(1)根据已知离散刀尖文件的数据点，计算出NURBS曲线的控制顶点和节点矢量，定义刀尖点轨迹的拟合曲线。再通过线性关系计算刀轴方向上参与切削的数据点(简称刀轴点)，用同样的方法定义出该点轨迹的拟合曲线，从而生成双NURBS路径；(2)通过对刀尖点NURBS拟合曲线的一阶导矢函数积分求解定义域上插补路段的曲线长度，再遍历整个加工路径，计算在几何误差约束和运动学约束限制下曲率半径达到局部极值的关键点，从而获得该关键点处的极限速度。

技术领域

本发明属于数控加工领域，特别是涉及自由曲面加工中双NURBS路径极限速度的计算方法。

背景技术

航空航天装备和高档制造装备等重点领域的发展对关键复杂零件的高效、高精度制造、制造质量测评及控制技术提出了迫切要求。这些复杂零件往往是由复杂型面构造而成，而这些复杂型面的几何质量又直接影响到相应功能零部件使用性能。NURBS路径规划作为数控加工的核心技术之一，目前仍只有日本的FANUC、德国的SIEMENS和HEIDENHAIN等国外少数公司掌握较完善的NURBS刀具路径关键技术。研究包括NRUBS在内的关键数控技术问题，对我国装备制造业发展具有重要的现实意义。作为数控加工技术领域的一个重要课题，国内外许多学者对此也展开了大量的研究工作。Chen[1]基于五轴NURBS实时插补算法获得刀尖和刀轴两条NURBS曲线，然后通过泰勒级数展开得到各插补周期的伺服控制信号，从而实现五轴NURBS曲线规律的同步伺服控制。WANG[2]依据插补精度与进给速度的关系，将NURBS曲线划分为若干段，并对各个分段进行相应的速度规划处理。JOHN[3]提出了一种自由曲面五轴高速加工的表面NURBS曲线插补方法,将零件表面转化为五轴曲面加工的时变参数刀具路径。Langeron[4]提出分别采用两条NURBS曲线拟合刀轴点和刀具中心点轨迹生成刀具加工路径，该方法生成的双NURBS曲线并不等距，因而不能唯一确定刀具姿态影响加工精度。Zhang[5]等人在此基础上采用两条不同节点向量的NURBS曲线分别拟合轨迹，通过参数同步模型实现同步插补提高插补精度。

[1]Chen Liangji,Li Huiying.5-axis Interpolation and Synchronous ServeProcess With NURBS Method[J].International Journal of Advancements inComputing Technology,2011,3(2):137-145.

[2]WANG G Z，LIANG H B.An Acceleration-deceleration Control Method ofNURBS Curve with Real-time Look ahead Function[J].Machinery DesignManufacture,2016(6):103-106.

[3]JOHN C.J.Chiou,Yuan-Shin Lee.Five-Axis High Speed Machining ofSculptured Surfaces by Surface-Based NURBS Path Interpolation[J].Computer-Aided Design and Applications,2007,4(5):639-648.

[4]Langeron J M,Lartigue C.A new format for 5-axis tool pathcomputation using B-spline curves[J].Computer Aided Design.2004,36(12):1219-1229.