[发明专利]对采用球头刀具的五轴联动机床平滑加工路径的方法

摘要

本发明公开了一种对采用球头刀具的五轴联动机床平滑加工路径的方法，包括：(1)根据加工零件的几何形状和工艺参数，生成刀位轨迹源文件；(2)对源文件依次进行逐行读取、解析并提取其刀位点位置和刀轴矢量，以及判断刀位行有无干涉锥角以确定其锥角值的操作，由此获得锥角刀路文件；(3)对锥角刀路文件依次进行逐行读取，解析并提取其刀位位置、刀轴矢量和锥角，以及确定所有刀位行最优刀轴矢量的操作；以及(4)根据最优刀轴矢量计算刀位点坐标并执行后置处理以生成机床加工路径，从而实现对机床加工路径的平滑处理。通过本发明，能够使刀轴平滑过渡局部变成三轴加工，以消除局部非线性误差，并消除了奇异位置机床旋转轴大幅旋转问题，提高加工效率。

主权项

1.一种对采用球头刀具的五轴联动机床平滑加工路径的方法，该方法包括下列步骤：(1)根据加工零件的几何形状和工艺参数，生成机床所采用的球头刀具的刀位轨迹源文件；(2)对生成的刀位轨迹源文件依次进行逐行读取、解析并提取其刀位点位置和刀轴矢量，以及判断刀位行有无干涉以确定各刀位行的锥角值的一系列操作处理，由此获得包括了刀位点位置、刀轴矢量和锥角值信息在内的锥角刀路文件，所述确定锥角值的操作具体包括以下子步骤：(i)将刀位轨迹源文件中的第一行刀位的锥角值θ¹赋值为0，同时将刀位行n赋值为2；(ii)计算第n行刀轴矢量[i j k]ⁿ与第n-1行刀轴矢量[i j k]^n-1之间的矢量夹角αⁿ；(iii)计算第n行刀位锥角值的上限(iv)构建锥角值为的刀锥体模型与加工模型做干涉检查，若无干涉则设定当前锥角值为若存在干涉，则将刀锥体模型的锥角依比例缩小，直到满足无干涉以确定当前行锥角值θⁿ；(v)将n赋值增加1，重复上述(ii)～(iv)步骤直到确定各刀位行的锥角；(3)对通过步骤(2)所获得的锥角刀路文件依次进行逐行读取，解析并提取其刀位位置、刀轴矢量和锥角，以及确定所有刀位行最优刀轴矢量的一系列操作处理，所述确定刀位行最优刀轴矢量的操作具体包括以下子步骤：(a)将第一行刀位的刀轴矢量[i j k]¹设定为最优刀轴矢量并计算出其对应的机床旋转轴的值，同时将刀位行n赋值为2；(b)计算第n行刀位的刀轴矢量[i j k]ⁿ与第n-1行已确定的刀轴矢量[i j k]^n-1之间的矢量夹角αⁿ；(c)若矢量夹角αⁿ≤第n行的锥角值θⁿ，则将第n行刀位的最优刀轴矢量确定为[i j k]^n-1，并计算出其对应的机床旋转轴的值；(d)若矢量夹角αⁿ＞第n行的锥角值θⁿ，则离散锥角θⁿ中的刀轴矢量，并将离散后的刀轴矢量所对应的机床旋转轴的值逐一与第n-1行刀轴矢量所对应的机床旋转轴的值进行对比，从中选择致使旋转轴加权旋转量最小的刀轴矢量作为第n行的最优刀轴矢量；以及(e)将n赋值增加1，重复执行上述步骤(b)～(d)直到确定所有刀位行的最优刀轴矢量；(4)根据步骤(3)中所确定的最优刀轴矢量，计算出相应的刀位点坐标，并进一步执行后置处理以获得五轴联动机床的加工路径，从而实现对机床加工路径的平滑处理。