[发明专利]一种宽行加工等参数线刀轨快速精确搭接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种宽行数控加工中刀轨搭接的方法，尤其涉及一种宽行加工等参数线刀轨快速精确搭接方法。属于金属切削加工技术领域。

背景技术

等参数线走刀是非常常见的一种五轴加工刀轨规划方式。其中走刀行距的大小对曲面的加工质量和效率影响很大，过大的行距会导致加工后表面的残留高度增大，过小的行距则会造成重复切削，使加工效率严重降低。

现有技术中，可以用于等参数线刀轨搭接的方法有多种。

现有技术一，基于微分几何的行距估计方法。该方法根据刀具的有效切削半径、曲面在垂直于进给方向平面内的平均曲率半径和最大允许残留高度给出了行距的估算公式。

现有技术二，基于包络理论的行距计算方法。先给定一个初始行距，确定下一行的初始刀位，再通过计算相邻两行刀轨的包络面交线到理论曲面的距离来判断是否超差，然后通过调整行距使得该距离与允许的最大残留高度足够接近。

现有技术一在曲面比较复杂或者加工行宽较大的时候会带来显著的误差，因此不太适用于宽行加工。

现有技术二需要进行包络面之间的频繁求交，计算量非常大，另外在计算一些曲率变化急剧的曲面时，相邻两行刀轨前后两个刀位包络面之间可能不存在交线，造成求交失败。

发明内容

1、目的：本发明的目的是提供一种宽行加工等参数线刀轨快速精确搭接方法，以提高宽行加工等参数线刀轨的搭接精度和搭接效率。

2、技术方案：本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。

本发明一种宽行加工等参数线刀轨快速精确搭接方法，它包括以下步骤：

步骤一、设定刀轨的正负搭接系数和边界特征刀位个数，当刀轨排列方向为自左向右时指左边界特征刀位个数，当刀轨的排列方向为自右向左时指右边界特征刀位个数。

步骤二、根据加工范围、走刀方向和起始参数计算第一条刀轨，确定该刀轨的参数行宽值、行宽的左右边界和有效搭接区域。

步骤三、根据已有刀轨行宽采用抛物线插值预测出下一行刀轨的行宽，并结合刀轨搭接系数得到刀轨偏置距离，将当前刀轨驱动线移动一个偏置距离得到下一行刀轨的驱动线。

步骤四、计算下一行刀轨，得到其参数行宽及左右边界和该行的左边界特征刀位（刀轨排列自左向右时）。

步骤五、判断下一行的左边界（刀轨排列自左向右时）是否落在当前行的有效搭接区域内部，若是，则搭接成功，若否，则分为两种情况：若搭接过多，用步进法移动下一行的刀轨驱动线找到第一个搭接不上的位置，然后用二分法查找到符合有效搭接条件的位置；若搭接不上，用步进法移动下一行的刀轨驱动线找到第一个搭接过多的位置，然后用二分法查找到符合有效搭接条件的位置。

其中，在步骤一中所述的刀轨的正负搭接系数是用来控制两行刀轨之间允许的最大重叠量或者偏离量，当前刀轨行宽与正搭接系数的乘积为允许的最大重叠量，当前刀轨行宽与负搭接系数的乘积为允许的最大偏离量。所述的边界特征刀位指行宽左（右）边界最靠近所在刀轨左（右）边界的那几个刀位，一行刀轨的左（右）边界由该行所有刀位左（右）边界的最右（左）值决定，即刀轨的左右边界为所有刀位边界决定的最窄边界。

其中，在步骤二中所述的加工范围指曲面要加工区域的参数范围，走刀方向为参数U向或者V向。走刀方向为U向时起始参数指的是第一条刀轨驱动线对应的V参数，走刀方向为V向时起始参数指的是第一条刀轨驱动线对应的U参数。这里的刀轨驱动线为等V线或者等U线，即等参数线刀轨。所述的计算第一条刀轨，其顺序为：先将刀轨驱动线离散成一些刀位点，再根据定位方法将刀具在每个刀位点上进行定位，然后通过计算刀具落入曲面公差带的部分得到了每个刀位加工行宽的左右边界。所述的有效搭接区域指的是：当刀轨排列方向为自左向右（自右向左）时，在参数域内以当前行的右边界（左边界）为基准，向左（右）偏置一个允许的最大重叠量（当前刀轨行宽与正搭接系数的乘积）确定了有效搭接区域的左（右）边界，向右（左）偏置一个允许的最大偏离量（当前刀轨行宽与负搭接系数的乘积）确定了有效搭接区域的右（左）边界。