[发明专利]一种任意参数曲线微细加工精度自适应控制插补方法

说明书

本发明公开一种任意参数曲线微细加工精度自适应控制插补方法，通过初始参数增量求解刀具下一目标轨迹点坐标，并计算刀具当前坐标距目标坐标的轴向偏差。当某轴向偏差Δ≤kP时，该轴的下一步运动暂停；当轴向偏差kP|Δ|≤2kP时，该轴向逼近曲线方向运行一个步进距S，S＝aP，S为脉冲当量P的整数倍；运行后可保证该轴向偏差|Δ′|≤(2k‑a)P；当两轴向偏差均小于kP或任意轴向偏差大于2kP时，通过二分法重置参数增量Δt。通过对参数增量Δt的在线实时调整，保证刀具中心轨迹点与加工曲线之间的轴向偏差始终小于(2k‑1)P，避免了参数曲线拟合加工时所产生的弓高误差和累积误差，大幅提高参数曲线的加工精度。

技术领域

本发明涉及微细加工技术领域，特别是涉及一种任意参数曲线微细加工精度自适应控制插补方法。

背景技术

随着科学技术的高速发展，微型化和智能化成为工业产品发展的两大主要趋势。微细加工技术作为解决产品微型化的关键制造方法，其加工精度可以达到纳米级，能够完成多种材料即复杂形状微小零部件的加工，在航空航天，军事医疗等高科技领域发挥着不可替代的作用。

但是，微细加工仍需要借助传统机械加工的数控系统及其插补算法程序作为载体。在微机电系统及微型零部件加工过程中，经常常遇到超精密微型复杂曲线及曲面的加工。对于宏观尺度复杂曲线、曲面加工，通常先采用连续直线或圆弧轨迹对曲线轮廓进行拟合，然后对每一段拟合轨迹进行插补完成复杂零件的加工。这样加工的误差不仅包括用线段或圆弧近似替代而产生的弓高误差，还包括加工线段或圆弧产生的轴向偏差，从而造成误差的累积。虽然这两种误差对传统的宏观加工没有太大的影响，尤其是逐点比较法产生的轴向偏差基本都不予考虑，但是在进行超精密微细加工时，上述两种误差均会影响曲线加工精度。

而对于超精密微细加工领域，虽然通过传统的弦长或弧长逼近算法能够加工出近似形状的曲线，但其加工弓高误差和累计误差会大幅降低曲线尺寸和形状精度。所以将这些宏观尺度适用的算法直接用于微细加工领域难以满足其高精度加工需求。

发明内容

为了解决现有技术中的上述不足，本发明提出了一种任意参数曲线微细加工精度自适应控制插补方法，以提高微细加工技术的加工精度。

为此，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供了一种任意参数曲线微细加工精度自适应控制插补方法，包括：

针对每个运动点，按照以下方式进行逐点计算：

根据各轴运动距离S及运动方向计算刀具当前点坐标；

通过参数增量Δt求解刀具下一目标轨迹点坐标，并计算刀具当前点坐标距下一目标轨迹点坐标的轴向偏差Δx和Δy；其中，初始参数增量Δt＝kP，k为精度控制系数；P为机床脉冲当量；工件加工精度要求δ＝kP；

根据|Δx|和|Δy|的值调整参数增量Δt并控制各轴相应的运动；

当任一轴的轴向偏差Δ≤kP时，所述轴的下一步运动暂停；

当任一轴的轴向偏差kP|Δ|≤2kP时，所述轴向逼近曲线方向运行一个步进距S，S＝aP，机床运动步进距S为脉冲当量P的整数倍，当k1时，取a＝1；当k≥1时，a取负方向圆整；轴的运动方向根据轴向偏差Δ的正负进行判别；

当两个轴的轴向偏差均小于kP或任意轴向偏差大于2kP时，通过二分法重置参数增量Δt；并返回执行通过参数增量Δt求解刀具下一目标轨迹点坐标的步骤；

基于各个运动点坐标，得到微细电解加工曲线。

进一步地，通过二分法重置参数增量Δt，包括：

参数增量Δt的增大：Δt＝Δt+Δt/2；

参数增量Δt的减小：Δt＝Δt-Δt/2。