[发明专利]刀具中心点控制中单轴加速度约束的转角速度计算方法

权利要求书

1.刀具中心点控制中单轴加速度约束的转角速度计算方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)刀具中心点轨迹上转角角度的计算：计算刀具中心点轨迹转角前后路径形成的角度大小，判断是否需要计算转角限制速度；对于需要计算转角限制速度的转角，设定刀具中心点轨迹上以匀速通过转角，执行步骤(2)；

(2)刀具中心点控制转换前后线段长度比例的计算：计算刀具中心点控制转换前工件坐标系转角前后线段的长度、与转换后机床坐标系转角前后线段的长度的比例；

(3)计算由数控装置配置的单轴最大加速度约束的刀具中心点轨迹的转角限制速度。

2.根据权利要求1所述的刀具中心点控制中单轴加速度约束的转角速度计算方法，其特征在于步骤(1)具体如下：

11)ABC三点空间坐标可分别描述为

A:(X_A，Y_A，Z_A)

B:(X_B，Y_B，Z_B)

C:(X_C，Y_C，Z_C)

向量分别描述为

vec_AB＝(X_B-X_A，Y_B-Y_A，Z_B-Z_A)

vec_BC＝(X_C-X_B，Y_C-Y_B，Z_C-Z_B)

12)根据cosθ＝vec_AB·vec_BC/|vec_AB||vec_BC|计算出转角前后路径对应的向量的夹角余弦数值；

判断夹角余弦数值，其数值对应的AB与BC的夹角θ在设定角度以下时，设定通过刀具中心点轨迹转角B的速度大小相同，即v＝v_AB＝v_BC，再进入步骤(2)计算转角限制速度；

否则，转角限制速度设置为0。

3.根据权利要求1所述的刀具中心点控制中单轴加速度约束的转角速度计算方法，其特征在于步骤(2)具体如下：

21)刀具中心点轨迹上的点ABC转换为机床坐标系的点A’B’C’；

22)分别使用工件坐标系的点ABC的XYZ三轴坐标计算d1、d2，使用机床坐标系的点A’B’C’的XYZ三轴坐标计算d1’、d2’，再求出长度比例a、b；计算方法如下：

a＝d1'/d1

b＝d2'/d2。

4.根据权利要求1所述的刀具中心点控制中单轴加速度约束的转角速度计算方法，其特征在于步骤(3)具体如下：

31)将v1和v2分别在X,Y轴上分解求出v1，v2在各轴的分量；

在转角处所在插补周期，速度由v1变为v2，α1与β1分别为v1与X轴、Y轴之间的夹角，α2与β2为v2与X轴、Y轴之间的夹角；

由数控装置配置的X轴与Y轴最大加速度约束的刀具中心点轨迹转角限制速度分别为：

a_xmax与a_ymax分别为数控装置配置的X轴、Y轴单轴最大加速度，a、b分别为刀具中心点控制转换前后线段AB与A’B’、BC与B’C’的长度比例；Δt为插补周期；

在vx_rtcp，vy_rtcp以及设定的最大速度vMax中取最小的数值作为刀具中心点轨迹转角限制速度：v＝min(vx_rtcp,vy_rtcp,vMax)；

32)将XY两轴扩展到XYZ三轴：

由数控装置配置的Z轴最大加速度约束的刀具中心点轨迹转角限制速度为：

其中a_zmax为数控装置配置的Z轴单轴最大加速度，γ1为v1与Z轴之间的夹角，γ2为v2与Z轴之间的夹角；

在vx_rtcp，vy_rtcp，vz_rtcp以及最大速度vMax中取最小的数值作为刀具中心点轨迹转角限制速度：

v＝min(vx_rtcp,vy_rtcp,vz_rtcp,vMax)。