[发明专利]一种用于生成曲面无干涉五轴加工轨迹的投影算法

摘要

一种用于生成曲面无干涉五轴加工轨迹的投影算法，属于铣削加工技术领域，目的在于保证最终的刀触点位于原始工件曲面上，提高加工精度并保证较好的加工表面质量。本发明选取刀具投影在三角片模型上的刀触点作为初始点；计算初始点到工件曲面的最短距离及在工件曲面上的对应点；建立过对应点在工件曲面上的切平面；执行刀具向切平面投影，得到切平面上的投影点；对收敛震荡问题，执行调整搜索步长算法；输出切平面上满足误差的投影点作为刀触点。本发明受Newton‑Raphson算法启发，采用基于切平面不断迭代的方法，保证刀触点在原始工件曲面上，提高了刀触点的计算精度。

主权项

1.一种用于生成曲面无干涉五轴加工轨迹的投影算法，其特征在于，其包括以下步骤：(1)设置迭代次数变量c1＝1，设置最大迭代次数M1为20～100，收敛精度ε1为1.0‑3～1.0‑6，选取刀具投影在三角片上的刀触点作为初始点P0；所述刀具投影在三角片上的刀触点为刀具沿投影方向覆盖的多个三角片中最短投影距离对应的投影点；(2)在工件坐标系WCS下计算初始点P0到工件曲面的最短距离D0以及在工件曲面上D0的对应点Q0的坐标；(3)判断是否D0≤ε1，是则将初始点P0作为刀触点输出，结束；否则进行步骤(4)；(4)判断是否c1≥M1，是则将初始点P0作为刀触点输出，结束；否则进行步骤(5)；(5)在工件坐标系下建立通过点Q0的工件曲面的切平面，进行步骤(6)；(6)刀具向所述切平面投影，得到刀具在切平面上的投影点P1的坐标，进行步骤(7)；(7)计算所述切平面上的投影点P1到工件曲面的最短距离D1以及在工件曲面上D1的对应点Q1，进行步骤(8)；(8)判断是否D1≤ε1，是则将投影点P1作为刀触点输出，结束；否则进行步骤(9)；(9)将工件曲面上的对应点Q0的坐标和最短距离D1分别放入点容器Pnt和距离容器Dis中，判断是否两个容器中元素的个数均等于2，是则进行步骤(10)，否则将对应点Q1的坐标赋予对应点Q0，将c1+1的值赋予c1，转步骤(4)；所述点容器Pnt和距离容器Dis均为能够容纳2个元素的顺序存储器，点容器Pnt先后存入的元素分别为第一点元素Pnt[0]和第二点元素Pnt[1]，距离容器Dis先后存入的元素分别为第一距离元素Dis[0]和第二距离元素Dis[1]；(10)判断是否Dis[1]＞Dis[0]，是则进行步骤(11)；否则分别从点容器Pnt和距离容器Dis中取出Pnt[0]和Dis[0]，将对应点Q1的坐标赋予对应点Q0，将c1+1的值赋予c1，转步骤(4)；(11)对于第一点元素Pnt[0]和第二点元素Pnt[1]，采用调整搜索步长算法，得到位于工件曲面上的无收敛震荡的点Qnew，分别从点容器Pnt和距离容器Dis中取出Pnt[0]和Dis[0]，将点Qnew的坐标赋予对应点Q0，将c1+1的值赋予c1，转步骤(4)；上述各步骤中，将某点作为刀触点输出的含义为将某点的坐标作为刀触点坐标输出；计算或得到某点的含义为计算或得到某点的坐标。