[发明专利]一种考虑铣刀直径的平面补偿轨迹优化方法及装置

说明书

本发明公开了一种考虑铣刀直径的平面补偿轨迹规划方法及装置，包括：测量得到工件的待加工平面的平面误差数据作为参考，通过插值获取平面密集误差数据信息；引入刀具偏置系数，将工件的待加工平面划分为多个局部区域，以补偿后的局部区域内误差平方和最小为优化目标，求解获得各个局部区域的较优刀具偏置系数范围；考虑加工轨迹之间的相互作用，以补偿后的待加工平面整体的误差平方和最小为目标，计算得到各个局部区域的最优刀具偏置系数；通过坐标变换的方式，将最优刀具偏置参数与刀具直径信息转换为机床坐标的偏置信息，修正加工的理想轨迹，得到用于补偿的实际补偿轨迹。通过本发明，能有效降低默认刀具半径偏置产生的表面误差。

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，特别涉及一种考虑铣刀直径的平面补偿轨迹优化方法及装置。

背景技术

刀具的运动轨迹是实施数控加工的关键技术，直接关系到工件的加工质量、切削效率，以及刀具本身的使用寿命。然而在机加工软件中几何仿真确认为正确的程序，未必能加工出合格的工件，尤其是对于大平面工件的表面加工。究其原因是大平面工件在实际切削过程受到包括力、热等多方面的综合影响，导致实际成型表面与理想表面存在较大差异。因此通过建立误差模型、实时补偿来提高工件平面精度具有非常重要的意义。

生产实践中为了保证工件平面度精度，通常采用控制切削用量的方法，通过小切深逐步精修工件表面，使其达到精度要求。然而这种控制切深的方法对于工件夹紧力以及刀具切削力等导致的工件变形无能为力，由于误差的存在，加工的平面近似于不规则的3D曲面。现行的平面补偿方法是直接检测加工后的工件表面尺寸，和预先设定的工件尺寸进行比较后将差值反馈到CNC系统，CNC系统根据反馈对机床进给做出相应的调整。这种动态补偿方法采用小直径铣刀能达到较高的工件表面精度要求，但是应用于大平面加工时明显效率不足。

上述的平面度误差补偿方法将刀具理想化为直线，并没有考虑加工刀具直径对平面形貌的影响。而在实际采用大直径面铣刀进行大平面工件表面的高效加工补偿时，刀具直径不可忽略。当刀具中心按照光滑连续的补偿轨迹运行时，面铣刀刀尖会使工件平面在曲率反向处出现欠切或者过切现象，降低表面质量。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提出一种考虑铣刀直径的平面补偿轨迹优化方法及装置，在平面补偿轨迹优化中考虑了铣刀直径，引入了刀具半径偏置系数并优化求解，能有效降低默认刀具半径偏置产生的表面误差。

为解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种考虑铣刀直径的平面补偿轨迹优化方法，其包括：

S11：测量得到工件的待加工平面的平面误差数据作为参考，通过插值获取平面密集误差数据信息；

S12：引入刀具偏置系数，将工件的待加工平面划分为多个局部区域，以不同刀具偏置系数生成仿真刀路对待加工平面进行补偿，以补偿后的局部区域内误差平方和最小为优化目标，求解获得各个局部区域的满足平面精度要求的较优刀具偏置系数范围；

S13：考虑加工轨迹之间的相互作用，以补偿后的待加工平面整体的误差平方和最小为目标，计算得到各个局部区域的最优刀具偏置系数；

S14：通过坐标变换的方式，将所述S13得到的最优刀具偏置参数与刀具直径信息转换为机床坐标的偏置信息，修正加工的理想轨迹，得到用于补偿的实际补偿轨迹，用于加工时进行实时误差补偿。

较佳地，所述S11进一步包括：

S111：通过测量设备得到工件的待加工平面的平面误差数据作为参考，所述平面误差数据为测量值与预设标准尺寸之间的差值；

S112：利用基于空间散乱点的插值方式，将平面误差数据密集为预设识别精度的平面密集误差数据信息。

较佳地，所述S12进一步包括：