[发明专利]一种基于运动旋量的五轴加工刀具包络面计算方法

权利要求书

1.一种基于运动旋量的五轴加工刀具包络面计算方法，其特征在于，包括：

将所述刀具的空间运动分解为刀具以固定倾角沿刀路曲线所作的进给运动和刀具的倾角变化引起的姿态变动，利用Frenet标架对所述进给运动和所述姿态变动建模，得到进给坐标系中刀刃微元Q在t_i时刻由于进给运动产生的第一瞬时速度和由于姿态变动产生的第二瞬时速度，将所述第一瞬时速度和所述第二瞬时速度之和作为进给坐标系中刀刃微元Q在运动旋量[V_F]作用下的第三瞬时速度v_F；

计算进给坐标系中所述刀刃微元Q在所述运动旋量[V_F]作用下的角速度ω_F，从而得到所述刀具在进给坐标系中的运动旋量[V_F]为[V_F]＝(v_F,ω_F)；将所述运动旋量[V_F]变换至刀具坐标系下，得到所述刀刃微元Q在刀具坐标系下的运动旋量[V_T]；

在t∈[t_i,t_i+1]的情况下，计算刀具坐标系中刀刃微元Q在所述运动旋量[V_T]的作用下经历时间t后所移动到的位置点坐标，以计算所述刀具在t_i～t_i+1时间段内做旋量运动的包络面，将其离散化，得到刀具坐标系中所述刀具在t_i～t_i+1时间段内的包络面点簇并将包络面点簇转换至工件坐标系中，得到工件坐标系统中所述刀具在t_i～t_i+1时间段内的包络面点簇Π_i^(WCS)；将工件坐标系中所述刀具在各时间段内的包络面点簇集合起来，得到所述刀具在整条道路曲线上的完整包络面。

2.如权利要求1所述的基于运动旋量的五轴加工刀具包络面计算方法，其特征在于，进给坐标系中刀刃微元Q在t_i时刻由于进给运动产生的第一瞬时速度为：

其中，v_f为所述刀具的进给速率；K_i和τ_i分别表示刀路曲线在t_i时刻的曲率和挠率；θ_i表示Z_F(i)轴绕α_i旋转至γ_i所历经的角度，α_i和γ_i分别表示所述刀路曲线在O_F(i)点的切矢和副法矢，O_F(i)为t_i时刻的刀触点，sθ_i和cθ_i分别表示sinθ_i和cosθ_i，表示的θ_i变化率；(x_F,y_F,z_F,1)为刀刃微元Q在FCS_(i)中的坐标，FCS_(i)为O_F(i)处的进给坐标系，Z_F(i)表示进给坐标系FCS_(i)的坐标轴。