[发明专利]一种基于运动学的五轴数控加工刀具姿态规划方法

摘要

本发明公开了一种基于运动学的五轴数控加工刀具姿态规划方法，将刀轴矢量定义为刀具轴线方向在工件坐标系下的矢量描述，采用同一刀路上刀位点PL,i处刀轴矢量vi与其相邻的刀位点PL,i‑1和PL,i+1处刀轴矢量vi‑1和vi+1的变化作为矢量描述的度量，具体采用相邻刀轴矢量之间夹角的平方之和然后开方作为度量指标，基于通用结构机床运动学模型和刀轴矢量光顺度量指标，即可建立考虑运动学空间映射的刀轴矢量整体光顺模型，完成刀具姿态规划，本发明大大提高多轴数控机床加工的精度和加工效率，减少刀具和工件之间的干扰，防止事故发生。

主权项

1.一种基于运动学的五轴数控加工刀具姿态规划方法，其特征在于：将刀轴矢量定义为刀具轴线方向在工件坐标系下的矢量描述，采用同一刀路上刀位点P_L,i处刀轴矢量v_i与其相邻的刀位点P_L,i‑1和P_L,i+1处刀轴矢量v_i‑1和v_i+1的变化作为矢量描述的度量，具体采用相邻刀轴矢量之间夹角的平方之和然后开方作为度量指标上述度量指标Δv₁也即为刀轴矢量光顺度量指标；广义刀具圆周包络曲面STs与工件实时曲面SW之间的干涉为全局干涉，二者之间保留一定的安全距离δTs，建立的刀轴矢量子空间表达式为：VTs(Pi,j)＝{v|dmin(STs(Pi,j,v),SW)＞δTs}dmin表示刀具包络曲面与工件实时曲面的距离；基于通用结构机床运动学模型和刀轴矢量光顺度量指标，即可建立考虑运动学空间映射的刀轴矢量整体光顺模型如下：minΔv1(α,β)s.t.v(Pi,j,α,β)∈VTs(Pi,j)通过上述模型即完成五轴数控加工刀具姿态规划，上式中，NL为同一刀路上刀位点总数，i为刀位点序列，α为刀位点表达参数，β为刀轴矢量表达参数，Pi,j为机床加工过程中，第j个刀路上的第i个刀位点，s.t为数学公式符号，是使得满足，v是刀轴矢量，VTs是刀轴矢量集合。