[发明专利]使用双NURBS刀具轨迹叶轮数控加工速度控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种使用双NURBS刀具轨迹叶轮数控加工速度控制方法及装置，其中，方法包括以下步骤：获取叶轮双NURBS表达路径，计算刀尖点的NURBS曲线弧长，并对NURBS曲线弧长进行等弧长离散；分析等弧长离散后的物理轴速度曲线，在物理轴速度不满足预设约束值时识别叶轮特征，并制定基于叶轮特征等弧长离散的速度控制策略；利用FIR滤波器的加减速控制策略对等弧长离散后的轨迹进行平滑滤波，实现速度的平滑控制。该方法提高了加工精度，且减轻了叶轮数控系统原有繁重的计算，使数控系统结构清晰明了。

技术领域

本发明涉及数控加工技术领域，特别涉及一种使用双NURBS刀具轨迹叶轮数控加工速度控制方法及装置。

背景技术

相关技术，叶轮加工采用五轴联动数控机床加工而成，针对叶轮的数控加工流程如下：

(1)刀具路径生成：针对叶轮加工的几何模型，首先生成刀具路径，商业计算机辅助设计和制造(CAD/CAM)软件按照工件模型直接生成符合要求的以G01微小直线段表达的刀具路径。

(2)数控系统插补点生成：数控系统针对CAD/CAM生成的以G01微小直线段刀具路径，在误差和机床动力学等约束条件下完成速度规划和插补计算，将路径轨迹转化为插补点，并将插补点转化为控制信号发送至伺服驱动环节。

(3)伺服驱动单元控制机床运动：伺服驱动单元控制机床本体运动，加工出合格的零件。

根据以上叶轮数控加工的流程，CAM根据叶轮的加工几何模型，将连续的自由曲线离散成以微小线段表达的NC代码过程，微小线段的特点是在过渡处具有一阶不连续的几何特征。数控系统接收来自CAM的微小线段NC代码首先经过全局或部分拟合将微小线段拟合成连续曲线形式，对连续曲线进行规划及插补。根据叶轮加工的流程可知，CAM将连续曲线离散成微小线段，CNC对微小线段拟合成连续曲线，此过程可能存在以下缺点：

(1)连续—离散—连续导致在叶轮加工过程中，CAM以及数控系统内部流程较为繁琐，使得叶轮加工中数控系统的加工复杂化；

(2)在连续—离散及离散—连续的过程中，势必会损失了精度，因为数控系统无法感知叶轮的加工几何模型，使得在拟合过程中无法还原叶轮的实际几何特征；

(3)传统的数控系统对叶轮这种变曲率加工轨迹使得现有多轴联动数控技术难以直接实现变曲率零件的高质高效加工，往往需要附加多次精加工、反复修磨等工艺来保证该类零件加工轮廓精度及表面质量，导致加工效率低下。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种使用双NURBS刀具轨迹叶轮数控加工速度控制方法，提高了加工精度，且减轻了叶轮数控系统原有繁重的计算，使数控系统结构清晰明了。

本发明的另一个目的在于提出一种使用双NURBS刀具轨迹叶轮数控加工速度控制装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种使用双NURBS刀具轨迹叶轮数控加工速度控制方法，包括以下步骤：获取叶轮双NURBS表达路径，计算刀尖点的NURBS曲线弧长，并对所述NURBS曲线弧长进行等弧长离散；分析等弧长离散后的物理轴速度曲线，在物理轴速度不满足预设约束值时识别叶轮特征，并制定基于叶轮特征的等弧长离散的速度控制策略；利用FIR滤波器的加减速控制策略对等弧长离散后的轨迹进行平滑滤波，实现速度的平滑控制。