[发明专利]一种计算五轴点胶机加工轨迹速度的方法

说明书

本发明涉及五轴点胶加工技术领域，公开了一种计算五轴点胶机加工轨迹速度的方法，包括以下步骤：步骤S1.基于示教点获取五轴点胶机加工轨迹的曲线；步骤S2.获取五轴点胶机加工轨迹的曲线后进行轨迹速度前瞻规划，根据轨迹速度前瞻规划计算五轴点胶机加工的轨迹速度。本发明能够在保证计算和存储轻量的前提下进行高效的五轴点胶机加工轨迹的速度规划，使得加工过程稳定且高效。本发明计算简便，实现成本更低，用于对经济性要求更高的点胶行业，且发不需考虑刀具、针阀与工件之间的接触产生的应力，因此数学模型更为简洁。

技术领域

本发明涉及五轴点胶加工技术领域，具体地说，是一种计算五轴点胶机加工轨迹速度的方法，能够在保证计算和存储轻量的前提下进行高效的五轴点胶机加工轨迹的速度规划，使得加工过程稳定且高效。

背景技术

计算五轴点胶机的速度前瞻方法是五轴点胶机设备的重要组成。国内外研究学者已提出了多种加减速规划控制方法，主要有以下几种:梯形加减速控制方法、“S”型加减速控制方法、指数型加减速控制方法、三角函数加减速控制方法和三次多项式加减速控制方法等。总的来说，这些控制方法大多是对机床的平动轴速度进行最大值限制，而忽略了旋转轴的速度极限，导致数控机床在加工过程中的旋转轴速度超过极限值，对机床产生冲击并缩短了机床的寿命，同时还会产生较大的表面误差。当前与本发明创造最相似的现有技术方案，是基于对旋转轴角速度/角加速度的约束控制，在计算出平动轴实际最大可达速度/加速度后再进行平动轴的速度规划，依据平动轴加减速控制规律分别计算加速、匀速和减速阶段的插补周期数量，并将残余距离均匀分配到各减速周期以使最后一个周期结束时刚好到达插补路径段终点。点胶加工过程中的出胶量都是通过加工速度来控制的，与本发明相近的现有五轴速度控制方案是将平动轴和转动轴分开约束，因此实际的加工速度无法准确控制，不利于点胶加工的胶量控制。

因此，这些控制方法无论是在加工效率方面还是在加工精度方面都还存在一些弊端，即使部分方法可以有效的进行五轴点胶机加工的速度规划，但是其计算方法的实现过于复杂，计算量庞大，不符合数控系统对少存储和轻量计算的需求。

因此，亟需一种方法，能够在保证计算和存储轻量的前提下进行高效的五轴点胶机加工轨迹的速度规划，使得加工过程稳定且高效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种计算五轴点胶机加工轨迹速度的方法，能够在保证计算和存储轻量的前提下进行高效的五轴点胶机加工轨迹的速度规划，使得加工过程稳定且高效。

本发明通过下述技术方案实现：一种计算五轴点胶机加工轨迹速度的方法，包括以下步骤：

步骤S1.基于示教点获取五轴点胶机加工轨迹的曲线；

步骤S2.获取五轴点胶机加工轨迹的曲线后进行轨迹速度前瞻规划，根据轨迹速度前瞻规划计算五轴点胶机加工的轨迹速度。

首先，本技术方案主要涉及五轴点胶加工领域，也可推广应用于与五轴联动加工相关领域，包括国家的航空,航天,军事,科研,精密器械,高精度医疗设备等领域。其次，本技术方案的原理是基于五轴联动加工为相对运动的现象，提出了虚拟轴的概念，通过虚拟轴驱动物理轴的运动实现对加工过程的速度规划，在保证质量和稳定性的前提下实现快速点胶，提高点胶加工过程的效率。最后点胶加工属于非接触式加工，本技术方案计算简便，实现成本更低，用于对经济性要求更高的点胶行业，且技术方案不需考虑刀具(针阀)与工件之间的接触产生的应力，因此数学模型更为简洁。

为了更好地实现本发明，进一步地，步骤S1包括：

步骤S1.1.将待加工工件装夹在五轴点胶机上，在工件的加工轨迹上选取若干采样点作为示教点，通过点胶机的上位机控制软件驱动针阀对准工件上的采样点，获得示教点的机械坐标；

步骤S1.2.将示教点的机械坐标转换为世界坐标系，并计算出加工点位和针阀矢量；

步骤S1.3.将示教点按相应的示教元素进行计算，获取世界坐标系下的轨迹方程；