[发明专利]基于遗传算法的轮廓曲线数控代码生成方法及其数控机床

说明书

基于遗传算法的轮廓曲线数控代码生成方法及其数控机床，用于数控机床，包括如下加工步骤：(1)于数控系统中对加工工件的轮廓曲线建立数学模型；(2)将遗传算法于计算机中编程迭代计算，求取逼近节点；(3)生成并输出加工刀具的加工曲面刀位轨迹数控代码；(4)将加工工件放入加工台，通过夹具定位固定；(5)由刀库出刀对刀，定位加工起点位置；(6)加工刀具依获得的加工曲面刀位轨迹数控代码，于加工台上对加工工件加工。本发明提出基于遗传算法的轮廓曲线数控代码生成方法并应用于数控机床，直接有效地确定最优的加工曲面刀位轨迹，使加工刀具准确地完成数控加工，提高数控机床的工作效率和质量，操作简单直接，加工精度高。

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及基于遗传算法的轮廓曲线数控代码生成方法及其数控机床。

背景技术

数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床，随着机械电子技术的快速发展，数控机床设备在机械加工领域已经得到了广泛的应用，经过几十年的发展，技术水平大幅度提高，数控机床产品的功能日趋完善，规格日趋齐全，但仅仅在功能和规格上的变化与丰富并不能满足加工需要。

目前在利用数控机床对加工工件的外形轮廓曲线的数控加工中，一般采用直线或圆弧去逼近其节点，并进行逼近的走刀加工。对自由曲线直线逼近节点的主要方法包括等间距、等弦长和等误差逼近节点，其中等误差直线逼近节点的方法能够使所有逼近线段误差相等，能够保证逼近节点的加工误差，但在实际的计算机应用中，自由曲线等误差直线逼近节点的几何算法编程繁复、难以直接实现，对于复杂曲线难以有效地确定最优的加工曲面轨迹，只能通过数值分析于处理的方法等效代替实现，在数控机床的加工刀具对工件的外形轮廓曲线的加工工序繁琐、加工曲面轨迹的精度低以及操作复杂，因此并没有很好的利用自由曲线等误差直线逼近节点的几何算法运用于数控机床机械的加工当中。

发明内容

本发明的目的在于提出加工精度高、操作简单的基于遗传算法的轮廓曲线数控代码生成方法。

本发明的另一个目的在于提出一种适用于加工工件外形轮廓曲线的数控机床。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

基于遗传算法的轮廓曲线数控代码生成方法，用于数控机床，包括如下加工步骤：

(1)于数控系统中对加工工件的轮廓曲线建立数学模型；

(2)将遗传算法于计算机中编程迭代计算，求取有效的逼近节点；

(3)生成并输出加工刀具的加工曲面刀位轨迹数控代码；

(4)将加工工件放入加工台，通过夹具定位固定；

(5)由刀库出刀对刀，定位加工起点位置；

(6)所述加工刀具依步骤(3)获得的加工曲面刀位轨迹数控代码，于所述加工台上对所述加工工件加工，获得成品。

进一步说明，所述建立数学模型包括如下步骤：

(1)确定允许误差、波动误差和逼近直线的斜率；

(2)确定自由曲线方程和逼近直线方程；

(3)确定目标函数、约束条件和终止条件。

进一步说明，所述遗传算法迭代计算包括如下步骤：

(1)给定自由曲线参数和加工起点坐标；

(2)采用实数编码，设定初始种群个体，随机生成个体位置坐标，计算所有个体的目标函数；

(3)采用轮盘赌的方法选择较优的个体；采用中间重组方式，计算下一代个体的位置；利用实数变异的方法，对下一代个体进行变异操作；

(4)计算所有个体的目标函数值，加权平均求出该种群的平均目标函数值；