[发明专利]抛物线型跃度的数控装置高速进给速度规划方法及系统

说明书

本发明抛物线型跃度数控装置高速进给速度规划方法：1)，构建抛物线型跃度，加减速过程分七阶段；判断是否有恒加速阶段，若有，存在s_cr1、s_cr2，执行2)；若无，存在s_cr3，执行3)；2)，当Ls_cr1，规划进给速度含七阶段，实际进给速度及进给加速度达到设定最大值；当s_cr1Ls_cr2，规划进给速度不含匀速，实际进给加速度能达到设定最大值，实际进给速度达不到设定最大值；当s_cr2L，规划进给速度不含匀速、恒加减速，实际进给加速度及实际进给速度达不到设定最大值；3)，当Ls_cr3，规划进给速度不含恒加减速，实际进给加速度达不到设定最大值，实际进给速度达到设定最大值；当Ls_cr3，规划进给速度不含匀速、恒加减速，实际进给加速度达及实际进给速度达不到设定最大值。

技术领域

本发明涉及一种数控装置进给速度规划方法及系统，尤其是能用抛物线型跃度规划高速柔性进给速度，以降低高速进给部件对机床部件造成的振动冲击，并提高轮廓高速加工精度。

背景技术

传统数控机床一般采用线性、指数等算法描述进给速度与时间的关系，此两种算法虽然计算简单，但在加减速开始和结束存在加速度突变，因而驱动器在加减速开始和结束时对被驱动部件有冲击力作用，所以不适用于高速加工。

自Erkorkmaz(ERKORKMAZ K,ALTINTAS Y.High speed cnc system design,partⅠ:jerk limited trajectory generation and quintic spline interpolation[J].International Journal of Machine ToolsManufacture,2001,41(9):1323-1345.)在高速加工领域关注S曲线等柔性加减速以来，越来越多的研究人员应用S曲线、S曲线的衍化方式或其它柔性加减速算法控制进给运动。因跃度(加速度的导数)反映了驱动输出加速度的变化情况，而高速进给运动具有加速度高的特点，在高速进给运动中，过量或非连续变化的跃度，势必会激起执行机构振动并引起过度的跟踪误差，降低轴承和滚珠丝杠使用寿命，所以需要限制跃度的幅值并确定其柔性变化方式。但是S曲线加减速只能实现跃度阶跃变化、不能实现跃度连续变化，阶跃变化的跃度依然可能引起高速进给执行件对机床部件的振动冲击而降低加工精度。Wang等采用三角函数实现进给速度、加速度及跃度在整个加减速过程中光滑过渡(Wang Y,Yang D,Gai R,et al.Design of trigonometric velocityscheduling algorithm based on pre-interpolation and look-ahead interpolation[J].International Journal of Machine ToolsManufacture,2015,96:94-105.)，但数控系统数值计算三角函数较为复杂难以满足实时性要求。

发明内容

为克服现有数控装置加减速规划方法不能规划连续变化跃度的不足，本发明提供了一种抛物线型高速进给速度规划方法及系统，本发明能规划柔性变化的高速加工进给速度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明抛物线型跃度的数控装置高速进给速度规划方法及系统，本发明引入跃度的导数即跳度，采用随时间线性变化的跳度构建抛物线型跃度，将整个加减速过程划分为加速阶段：加加速阶段、恒加速阶段、减加速阶段、匀速阶段以及减速阶段(加减速阶段、恒减速阶段及减减速阶段)。根据机床的动力学特性参数：跃度、加速度及最大速度限，将机床加减速过程划分为含有恒加速阶段及不含恒加速阶段，然后结合机床实际进给行程规划进给速度。本发明一种抛物线型跃度的数控装置高速进给速度规划方法，具体步骤如下：

步骤1)，引入跃度的导数即跳度，采用随时间线性变化的跳度构建抛物线型跃度；