[发明专利]七段式跃度线性连续数控装置高速进给加减速方法

说明书

一种七段式跃度线性连续数控装置高速进给加减速方法，其具体步骤如下：(1)采用线性变化跃度的方式，将整个加减速过程划分了7个阶段；其中前三个阶段为加速过程，第一个阶段包括跃度正向线性增加和减小两步，第三个阶段包括跃度反向线性增加和减小两步；后三个阶段为减速过程，第五个阶段包括跃度反向线性增加和减小两步，第七个阶段包括跃度正向线性增加和减小两步；第二个阶段、第四个阶段、第六个阶段均是匀速运动过程；(2)根据机床的最大跃度、最大加速度及最大速度的动力学特性参数，将加减速过程划分为含恒加速阶段及不含恒加速阶段；(3)结合实际进给行程规划各阶段的跃度、加速度、速度及位移。

技术领域

本发明涉及数控技术领域，特别是一种七段式跃度线性连续数控装置高速进给加减速方法。

背景技术

传统数控机床一般采用线性、指数等方法描述进给速度与时间的关系，此两种方法，计算简单但在加减速开始和结束存在加速度突变，因而驱动器在加减速开始和结束时对被驱动部件有冲击力作用，所以不适用于高速加工。

自Erkorkmaz(ERKORKMAZ K,ALTINTAS Y.High speed cnc system design,partⅠ:jerk limited trajectory generation and quintic spline interpolation[J].International Journal of Machine ToolsManufacture,2001,41(9):1323-1345.)采用S曲线实现高速进给柔性加减速以来，越来越多的研究人员应用S曲线及其衍化方式或其它柔性加减速方法控制进给运动。因进给部件加速度的导数，即跃度反映了运动中其具有的动能随时间变化的情况，当运动部件的进给速度较高时，除要求其加速度变化连续外，也需要其跃度实现平滑过渡。但是S曲线加减速只能实现跃度阶跃变化、不能实现跃度连续变化，阶跃变化的跃度依然可能引起高速进给执行件对机床部件的振动冲击而降低加工精度。Wang等采用三角函数实现进给速度、加速度及跃度在整个加减速过程中光滑过渡(WangY,Yang D,Gai R,et al.Design of trigonometric velocity scheduling algorithmbased on pre-interpolation and look-ahead interpolation[J].InternationalJournal of Machine ToolsManufacture,2015,96:94-105.)，但数控系统数值计算三角函数较为复杂难以满足实时性要求，且三角函数加减速只能在三角函数极值点达到加速度或跃度最大值，不能充分利用机床驱动能力。季国顺等给出一种跃度线性连续加减速方法(季国顺,俞武嘉,陈子辰等.急动速度线性连续的数控装置高速进给加减速方法,中国专利,ZL201710721916.X)，但是其将加减速过程分为15个阶段，算法实现过程复杂。

发明内容

本发明提供了一种能用线性连续跃度规划高速柔性进给速度、以降低高速进给部件对机床部件造成的振动冲击、并提高轮廓高速加工精度的七段式跃度线性连续数控装置高速进给加减速方法。

本发明采用的技术方案是：

一种七段式跃度线性连续数控装置高速进给加减速方法，其具体步骤如下：(1)采用线性变化跃度的方式，将整个加减速过程划分了7个阶段；其中前三个阶段为加速过程，第一个阶段包括跃度正向线性增加和减小两步，第三个阶段包括跃度反向线性增加和减小两步；后三个阶段为减速过程，第五个阶段包括跃度反向线性增加和减小两步，第七个阶段包括跃度正向线性增加和减小两步；第二个阶段、第四个阶段、第六个阶段均是匀速运动过程；

(2)根据机床的最大跃度、最大加速度及最大速度的动力学特性参数，将加减速过程划分为含恒加速阶段及不含恒加速阶段；

(3)结合实际进给行程规划各阶段的跃度、加速度、速度及位移。

进一步，步骤(1)中整个加减速过程的各个阶段的跃度j用式(1)表示，具体如下：