[发明专利]适用于自由曲面高速高精加工的旋转轴位置优化方法

权利要求书

1.一种适用于自由曲面高速高精加工的旋转轴位置优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）加工路径转化：根据机床结构，将工件坐标系下的刀尖点坐标和刀轴矢量值转化为机床坐标系下的各轴坐标；

2）初始修正区域的确定：根据加工精度要求确定刀具姿态误差最大值和对应旋转轴转动幅度限制条件，通过对各段旋转轴位置进行分析，将不满足旋转轴转动幅度限制条件的区域确定为初始修正区域；

3）待修正区域确定：依据旋转轴平均转动幅度对初始修正区域扩充以确定待修正区域；

4）旋转轴位置修正：采用保持待修正区域边界处旋转轴位置不变，区域中其他旋转轴位置随刀具中心点位移变化而单调等额变化的方式对旋转轴位置进行修正；

5）轨迹重规划：在保证刀具切触点坐标不变的情况下，依据修正后的旋转轴角度确定刀轴矢量，对轨迹进行重规划。

2.根据权利要求1所述的适用于自由曲面高速高精加工的旋转轴位置优化方法，其特征在于，所述步骤1）根据机床刀具的旋转轴配置方式，将工件坐标系下的待加工曲面上的刀具路径Ω=(Q_i,V_i)，其中，Q_i为刀尖点坐标，V_i为刀轴矢量值，转化为机床坐标系下坐标集M_i[X_i Y_i Z_i R_i S_i]，其中，X_i、Y_i、Z_i为机床直线轴坐标值，R_i与S_i为机床两旋转轴坐标值。

3.根据权利要求1所述的适用于自由曲面高速高精加工的旋转轴位置优化方法，其特征在于，所述步骤2）中刀具姿态误差最大值为：

其中，ε_max为加工的非线性允许值，L_t为刀具长度；

所述旋转轴转动幅度限制条件为： 

δ_i≤δ_max                  (6)

其中，δ_i为刀具姿态误差值。

4.根据权利要求3所述的适用于自由曲面高速高精加工的旋转轴位置优化方法，其特征在于，当刀具在相邻两段机床指令点M_i[X_i Y_i Z_i R_i S_i]、M_i+1[X_i+1 Y_i+1 Z_i+1R_i+1 S_i+1]间进行加工时，所述刀具姿态误差值由下式确定：

其中，V’为运动过程中点处的刀轴矢量值，H_i为V_i与V_i+1所确定平面的法向量：

。