[发明专利]一种五轴数控侧铣加工用刀具半径补偿方法

权利要求书

1.一种五轴数控侧铣加工用刀具半径补偿方法，其特征在于包括以下步骤：

指令预读分析：在编程坐标系中确定刀具偏置方向和刀具半径，确定加工路径上各点的刀心点坐标和刀轴矢量；

确定映射平面：根据上述步骤中得到的路径各点的刀轴矢量和刀心点坐标确定各点对应的映射平面；

确定映射关系：通过编程坐标系中的中间点的刀轴矢量和中间点的刀心点坐标，确定编程坐标系与映射平面坐标系的空间坐标转换关系；

映射平面内的刀具半径补偿：通过上述步骤中确定的空间坐标转换关系，将编程坐标系下各点的刀心点坐标转换为映射平面坐标系内的坐标，利用平面轮廓刀具半径补偿方法即G41、G42，在映射平面坐标系内确定各点对应的刀具补偿矢量；

确定空间刀具半径补偿矢量：根据上述根据刀具补偿矢量确定映射平面坐标系补偿后的刀心点坐标，逆向使用空间坐标转换关系，确定各点经过空间刀具补偿后对应的刀心点坐标。

2.按权利要求1所述的五轴数控侧铣加工用刀具半径补偿方法，其特征在于所述指令预读分析包括以下步骤：

判断读入的程序段中是否有开启指令，如果有开启指令，则确定路径起始点的刀心点坐标和刀轴矢量；

判断是否在刀具半径补偿模式中，如果在刀具半径补偿模式中，则确定路径中间点的刀心点坐标和刀轴矢量；

判断读入的程序段中是否有结束指令，如果有结束指令，则确定路径终点的刀心点坐标和刀轴矢量。

3.按权利要求2所述的五轴数控侧铣加工用刀具半径补偿方法，其特征在于：如果没有结束指令，则返回确定路径中间点的刀心点坐标和刀轴矢量步骤。

4.按权利要求2所述的五轴数控侧铣加工用刀具半径补偿方法，其特征在于：如果不处于刀具半径补偿模式，则结束指令预读分析步骤。

5.按权利要求2所述的五轴数控侧铣加工用刀具半径补偿方法，其特征在于：如果没有开启指令，则直接判断是否在刀具半径补偿模式步骤。

6.按权利要求1所述的五轴数控侧铣加工用刀具半径补偿方法，其特征在于所述确定映射平面包括路径起始点、中间点以及终点的映射平面，其中确定路径中间点由相邻的指令位置点和中间位置点以及中间点的刀轴矢量确定映射平面，通过以下公式得到：

(cx,cy,cz)=1liIJKxi+1-xiyi+1-yizi+1-zinxnynz---(5);]]>

-(nz(yi+1-yi)-ny(zi+1-zi)li,nx(zi+1-zi)-nz(xi+1-xi)li,ny(xi+1-xi)-nx(yi+1-yi)li)]]>

ax=nycz-nzcyay=nzcx-nxczaz=nxcy-nycx---(7)]]>

其中：(c_x，c_y，c_z)和a_x、a_y、a_z为映射平面内相互垂直的任意两个方向的正交单位矢量；x_i、y_i、z_i为刀心点P_i(x_i，y_i，z_i)的坐标；x_i+1、y_i+1、z_i+1为刀心点P_i+1(x_i+1，y_i+1，z_i+1)的坐标；n_x、n_y、n_z为刀心点P_i的刀轴矢量；

li=(nz(yi+1-yi)-ny(zi+1-zi))2+(nx(zi+1-zi)-nz(xi+1-xi))2+(ny(xi+1-xi)-nx(yi+1-yi))2.]]>

7.按权利要求1所述的五轴数控侧铣加工用刀具半径补偿方法，其特征在于所述编程坐标系与路径中点的映射平面的空间坐标转换关系包括：

从映射平面所在坐标系到编程坐标系的齐次变换矩阵T为

T=cxcycz-(xicx+yicy+zicz)axayaz-(xiax+yiay+ziaz)nxnynz-(xinx+yiny+zinz)0001---(11)]]>

从编程坐标系到映射平面坐标系的齐次变换矩阵T′为

T′=cxcycz-(xicx+yicy+zicz)axayaz-(xiax+yiay+ziaz)00000001---(12)]]>

其中c_x、c_y、c_z和a_x、a_y、a_z为映射平面内相互垂直的任意两个方向的单位矢量；x_i、y_i、z_i为刀心点P_i(x_i，y_i，z_i)的坐标；n_x、n_y、n_z为刀心点P_i的刀轴矢量。