用于复杂曲面慢刀伺服车削的刀具半径定向补偿算法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110209113A(43)申请公布日2019.09.06(21)申请号201910470928.9(22)申请日2019.05.31(71)申请人中国工程物理研究院机械制造工艺研究所地址621000四川省绵阳市绵山路64号(72)发明人李佳伟(74)专利代理机构成都行之专利代理事务所(普通合伙)51220代理人伍星(51)Int.Cl.G05B19/404(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称用于复杂曲面慢刀伺服车削的刀具半径定向补偿算法(57)摘要本发明公开了用于复杂曲面慢刀伺服车削的刀具半径定向补偿算法，包括以下步骤：首先在轮廓截面曲线上建立XZ坐标系，对轮廓截面曲线进行点位离散，获得离散点位，并且Z坐标值用Di,j表示，下标中i表示经过补偿的次数，j表示点序列，然后在被补偿点D0,j处，求得细分半径补偿点D1,j，重复上述步骤，直至获得最终补偿点Dn,j，最后在D0,j处求得Dn,j的Z坐标值。本发明直接对曲线进行离散细分，基于快速定向补偿算法，获得补偿点，相比于目前文献中已有的算法，不需要求解方程，也不需要进行曲线重构，仅需进行平方、开方运算，同时也适用于一阶不连续函数的定向补偿，满足实际超精密加工工程应用，并且解决求解效率和求解精度的问题。CN110209113ACN110209113A权利要求书1/1页1.用于复杂曲面慢刀伺服车削的刀具半径定向补偿算法，其特征在于，包括以下步骤：1)在轮廓截面曲线上建立XZ坐标系；2)对轮廓截面曲线进行点位离散，获得离散点位，并且Z坐标值用Di,j表示，下标中i表示经过补偿的次数，j表示点序列；3)在被补偿点D0,j处，求得细分半径补偿点D1,j；4)重复上述步骤3)，直至获得最终补偿点Dn,j的Z坐标值。2.根据权利要求1所述的用于复杂曲面慢刀伺服车削的刀具半径定向补偿算法，其特征在于，所述步骤2)中，当i＝0时，坐标点为未经过补偿的原始曲线上的点位，原始点位的相邻横坐标差值为r/n，当i＝n时表示最终补偿点位。3.根据权利要求1所述的用于复杂曲面慢刀伺服车削的刀具半径定向补偿算法，其特征在于，所述步骤4)中，求得Dn,j的Z坐标值计算公式为：4.根据权利要求3所述的用于复杂曲面慢刀伺服车削的刀具半径定向补偿算法，其特征在于，所述计算公式得到的近似误差满足ε≤δ/n，其中δ为曲线上任意满足横坐标差值为r的弦长的最大弓高误差。5.根据权利要求4所述的用于复杂曲面慢刀伺服车削的刀具半径定向补偿算法，其特征在于，所述步骤4)中，可以事先评估δ数值，根据加工要求选择合适的n，带入到计算公式中进行求解。2CN110209113A说明书1/3页用于复杂曲面慢刀伺服车削的刀具半径定向补偿算法技术领域[0001]本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及用于复杂曲面慢刀伺服车削的刀具半径定向补偿算法。背景技术[0002]为实现复杂曲面的慢刀伺服加工，加工路径规划是其中重要一环。一般而言，路径规划需要考虑刀触点轨迹规划、刀具补偿算法、运动轴加减速控制、插补误差分析、加工刀具干涉等问题，其中刀具补偿算法比较经典的做法是采用法向半径补偿算法(或称为等距法)，已经得到广泛应用。选择不同的刀具圆弧半径补偿算法下，所形成的加工轨迹对机床运动会有影响，经典的法向补偿算法会在机床运动轴上产生附加的往复运动，这种运动可能会超出机床的加工极限，此时不得不降低转速以匹配机床动态响应能力，由此带来加工效率低、切削性能下降等问题，甚至影响到工件的加工精度。因此，为满足机床动态性能需求，需要将补偿量只加在机床负载较小的轴上。这种补偿方法与刀具法向半径补偿相比，可称为“定向补偿算法”，而未施加补偿量的轴通常称为稳定轴。[0003]如图1所示，法向补偿通过点P的法线向量直接求得O，但相比于法向补偿算法，定向补偿求解O’点坐标具有不易求解的问题，目前的算法包括非线性方程的求解或曲线重构，然而对超精密加工而言，数据量往往非常庞大(数十万、百万计)，现有算法都存在求解效率和求解精度的矛盾，在实际加工应用中都存在一些问题。发明内容[0004]本发明所要解决的技术问题是定向补偿求解O’点坐标具有不易求解的问题，目的在于提供用于复杂曲面慢刀伺服车削的刀具半径定向补偿算法，直接对曲线进行离散细分，基于快速定向补偿算法，获得补偿点，满足实际超精密加工工程应用，同时解决求解效率和求解精度的问题。[0005]本发明通过下述技术方案实现：[0006]用于复杂曲面慢刀伺服车削的刀具半径定向补偿算法，包括以下步骤：[0007]第一步：在轮廓截面曲线上建立XZ坐标系；[0008]第二步：对轮廓截面曲线进行点位离散，获得离散点位，并且Z坐标值用Di,j表示