[发明专利]一种应用于五轴数控机的拐角过渡的轨迹确定方法

说明书

本发明提供了一种应用于五轴数控机的拐角过渡的轨迹确定方法及装置，属于数控机床技术领域，包括步骤：获取平动轴的拐角过渡的过渡路径，过渡路径用于平滑连接相交的两条直线加工段；根据过渡路径和两条直线加工段，确定旋转轴的角度变化曲线；角度变化曲线用于表示过渡路径上对应的旋转轴的角度坐标，平动轴在沿两条直线加工段的方向分量上的行程长度与旋转轴的角度变化量具有线性关系。本申请提供的线性跟随的方法，也即平动轴在沿两条直线加工段方向分量上的行程长度与旋转轴的旋转角度具有线性关系，保证了五轴数控机的平动轴和旋转轴的加工轨迹具有相当程度的加工精度、几何连续性、运动平顺性，解决了五轴数控机的拐角过渡的问题。

技术领域

本发明属于数控加工技术领域，更具体地说，是涉及一种应用于五轴数控机的拐角过渡的轨迹确定方法。

背景技术

拐角过渡主要是在相邻微小直线段的连接处，通过插入过渡曲线，实现数控加工轨迹的平滑，提升数控机床运动部件经过拐角的速度，从而提高加工效率和加工质量。早些年间，不少文献中都涉及到拐角过渡相关的研究，但它们的关注点以几何分析、三轴的应用情境为主，对于五轴数控机的拐角过渡的研究很少；当今，五轴应用成为研究热门，学界在五轴运动学分析上已积累了丰富经验，这些方法经验也应用在了更复杂多样的过渡曲线模型(PH曲线、NURBS曲线等)的研究中。考虑到这一现状，本专利关注：如何改造传统的拐角过渡法，使其适用于五轴情境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于五轴数控机的拐角过渡的轨迹确定方法，旨在解决五轴数控机中如何实现拐角过渡的技术问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种应用于五轴数控机的拐角过渡的轨迹确定方法，包括步骤：

获取平动轴的拐角过渡的过渡路径，所述过渡路径用于平滑连接相交的两条直线加工段；

根据所述过渡路径和所述两条直线加工段，确定旋转轴的角度变化曲线；所述角度变化曲线用于表示所述过渡路径上对应的所述旋转轴的角度坐标，所述平动轴在沿所述两条直线加工段的方向分量上的行程长度与所述旋转轴的角度变化量具有线性关系。

在一种可能的实现方式中，所述过渡路径为与所述两条直线加工段均相切的一段圆弧。

在一种可能的实现方式中，所述获取平动轴的过渡路径包括：

获取第一轮廓误差，所述第一轮廓误差为所述两条直线加工段的交点至所述过渡路径的最短距离；

根据第一轮廓误差以及所述两条直线加工段的夹角，确定第一最大过渡距离，所述第一最大过渡距离为过渡段起点或过渡段终点至拐角顶点之间的距离，所述拐角顶点为所述两条直线加工段的交点；

根据第一最大过渡距离以及两条直线加工段的夹角，确定圆弧半径；

根据所述圆弧半径确定所述圆弧的轨迹。

在一种可能的实现方式中，所述轨迹确定方法还包括：

获取所述角度变化曲线的第二轮廓误差；

根据所述第二轮廓误差，计算第二最大过渡距离；

取第一最大过渡距离、第二最大过渡距离、所述直线加工段的长度的一半三者中的最小值，作为实际最大过渡距离；

根据所述实际最大过渡距离，重新确定所述过渡路径和所述角度变化曲线。

在一种可能的实现方式中，所述第二轮廓误差指所述第二轮廓误差对应的过渡路径的中点在所述第二轮廓误差对应的角度变化曲线上的第一对应点的坐标，与所述两条直线加工段的交点在所述第二轮廓误差对应的角度变化曲线上的第二对应点的坐标的差值。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述过渡路径，确定旋转轴的角度变化曲线包括：