[发明专利]一种五轴数控加工奇异区域刀位点优化方法

权利要求书

1.一种五轴数控加工奇异区域刀位点优化方法，其特征在于：通过在刀轴终到向量的邻域内对刀轴终到向量进行优化得刀轴优化后的向量，使刀轴起始向量与刀轴终到向量在以极轴为法向量的平面上投影的夹角θ最小，以减少机床第一旋转轴的运动量从而实现对奇异区域的刀具轨迹进行优化；所述的极轴在刀轴终到向量的邻域内，所述刀轴优化后的向量为极轴向量；所述的极轴在刀轴终到向量的邻域外，所述刀轴优化后的向量采用以下步骤计算确认：

(a)进行刀轴优化分析，确认刀轴起始向量、待优化向量、优化目标向量、极轴向量以及刀轴向量偏摆容差Δα；

(b)对奇异区域的刀具轨迹在刀轴终到向量的邻域内建立刀轴优化数学模型，根据建立的刀轴优化数学模型计算确认刀轴优化后的向量。

2.根据权利要求1所述的一种五轴数控加工奇异区域刀位点优化方法，其特征在于：所述的步骤(a)中刀轴起始向量为现刀轴向量，待优化向量为刀轴终到向量，以前一刀轴向量作为优化目标向量，并以加工表面轮廓误差为依据确定刀轴向量偏摆容差Δα。

3.根据权利要求2所述的一种五轴数控加工奇异区域刀位点优化方法，其特征在于：所述的刀轴向量偏摆容差Δα根据用户需要设定为小于0.05度以内的数值。

4.根据权利要求3所述的一种五轴数控加工奇异区域刀位点优化方法，其特征在于：所述的步骤(b)中刀轴终到向量的邻域为以待优化向量作为中心线、以待优化向量与极轴向量的交点作为原点、以刀轴向量偏摆容差Δα为半顶角的锥形空间。

5.根据权利要求4所述的一种五轴数控加工奇异区域刀位点优化方法，其特征在于：所述的步骤(b)中在刀轴终到向量的邻域内建立刀轴优化数学模型，进一步包括：

(b.1)过极轴作两个平面与锥形空间相切，所形成的切线向量分别为V^-和V⁺；

(b.2)确定待优化向量与切线V^-和V⁺在以极轴为法向量的平面上投影的夹角分别为Δγ和－Δγ；

(b.3)确定待优化向量与优化目标向量在以极轴为法向量的平面上投影的夹角θ；

(b.4)比较Δγ与θ、－Δγ与θ，确认刀轴优化后的向量。

6.根据权利要求5所述的一种五轴数控加工奇异区域刀位点优化方法，其特征在于：所述的步骤(b.4)中比较Δγ与θ、－Δγ与θ以确定刀轴优化后的向量进一步包括以下四种情况：

(b4.1)θ＜-Δγ，则刀轴优化后的向量为V^-；

(b.4.2)θ＞Δγ，则刀轴优化后的向量为V⁺；

(b.4.3)0＜θ＜Δγ，则刀轴优化后的向量为：待优化向量V⁺与优化目标向量所在平面及优化目标向量与极轴向量所在平面两个平面的交线；

(b.4.4)-Δγ＜θ＜0，则刀轴优化后的向量为：待优化向量V^-与优化目标向量所在平面及优化目标向量与极轴向量所在平面两个平面的交线。