一种三轴数控机床的轮廓误差估算方法.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CN107544430A(43)申请公布日2018.01.05(21)申请号201710853232.5(22)申请日2017.09.20(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人杨明杨吉祥丁汉黄翔(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人梁鹏曹葆青(51)Int.Cl.G05B19/404(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种三轴数控机床的轮廓误差估算方法(57)摘要本发明属于精密制造技术领域，并公开了一种三轴数控机床的轮廓误差估算方法。该方法包括下列步骤：(a)规划理想的加工参考轨迹，存储参考轨迹经插补后的各个加工点的三维坐标，监测并存储每个采用周期内实际加工轨迹上各个加工点的三维坐标；(b)获取在参考轨迹上距实际加工点最近的参考位置点；(c)根据最近的参考位置点与其相邻的点的不同位置关系，按照不同的情况采用不同的方法对所需的轮廓误差进行估算。通过本发明，使得估算过程不需要理想加工参数轨迹的参数信息和曲率信息，适合加工过程中曲率较大的情况，实现难度低，计算量小，用时短，具有实时性，适用范围广。CN107544430ACN107544430A权利要求书1/1页1.一种三轴数控机床的轮廓误差估算方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：(a)针对待加工对象，规划三轴数控机床刀具的加工路径并获得理想的加工参考轨迹，插补该参考轨迹并存储插补后的各个加工点的三维坐标，所述刀具按照所述参考轨迹加工待加工对象，同时监测该刀具的实际加工轨迹，存储实际加工轨迹上各个加工点的三维坐标；(b)针对所述刀具当前的实际加工点Pa，在所述参考轨迹中找到与该实际加工点对应的参考点Pr+k，计算该实际加工点与参考点附近的点的距离，距离的最小值对应的点即为在所述参考轨迹上与所述实际加工点最近的参考位置点Pr+k-j；(c)在所述参考轨迹上与所述最近的参考位置点Pr+k-j相邻的点为Pr+k-j-1和Pr+k-j+1，根据下列不同的情况，分别对所需的轮廓误差进行估算：(c1)当所述Pr+k-j-1、Pr+k-j和Pr+k-j+1不在同一条直线上时，根据所述Pr+k-j-1、Pr+k-j和Pr+k-j+1构建一个圆，并确定该圆的半径和圆心O0坐标；将所述实际加工点在所述圆所在平面⊙O0投影，获取其投影点P′a；将所述圆心O0与投影点P′a的连线，该连线与所述圆上Pr+k-j-1和Pr+k-j+1之间的圆弧相交，交点为该交点与所述实际加工点Pa的距离为待估算的轮廓误差(c2)当所述Pr+k-j-1、Pr+k-j和Pr+k-j+1在同一条直线上时，根据所述Pr+k-j-1、Pr+k-j和Pr+k-j+1构建一条直线，获取所述实际加工点在该条直线上的投影点，该投影点与所述实际加工点Pa之间的距离为待估算的轮廓误差(c3)当所述参考位置点Pr+k-j为所述参考轨迹上两端的端点时，该参考位置点Pr+k-j与所述实际加工点Pa之间的距离为待估算的轮廓误差2.如权利要求1所述的一种三轴数控机床的轮廓误差估算方法，其特征在于，在步骤(b)中，优选按照下列表达式计算所述最近的参考位置点Pr+k-j，其中，Pa在式中是实际加工点Pa的坐标，Pr+k+i在式中是所述参考点附近的点Pr+k+i的坐标，i是沿参考轨迹的正反向或反方向上取样点编号，Li是实际加工点与参考点附近的点的距离。3.如权利要求1所述的一种三轴数控机床的轮廓误差估算方法，其特征在于，在步骤(c1)中，所述圆的半径优选按照下列表达式进行，其中，O0在式中是所述圆的圆心的坐标，Pr+k-j-1在式中是点Pr+k-j-1的坐标，R是所述圆的半径。4.如权利要求1所述的一种三轴数控机床的轮廓误差估算方法，其特征在于，在步骤(c1)中，所述轮廓误差优选按照下列表达式进行，其中，P′a在式中是所述投影点的坐标，Pa在式中是实际加工点的坐标。2CN107544430A说明书1/6页一种三轴数控机床的轮廓误差估算方法技术领域[0001]本发明属于精密制造技术领域，更具体地，涉及一种三轴数控机床的轮廓误差估算方法。背景技术[0002]近年来，随着制造业的迅速发展，加工零件愈来愈趋向精密化和复杂化，使得数控机床在精密制造领域中的加工要求也逐渐向高精度方向不断发展。所谓高精度，一般指的是高轮廓加工精度。数控机床的加工精度水平直接反映了国家装备制造的技术水平。[0003]为了减少数控加工过程中的轮廓误差，进而提高被加工工件表面的轮廓精度，常用的方法是基于轮廓误差信息设计出相应的轮廓误差控制器以实现高加工精度的轮廓控制，现有的估算方法一般需要参考轨迹的曲率、微分等信息或者采用迭代