[发明专利]一种恒力约束条件下的数控机床加减速速度规划方法

摘要

本发明提出一种恒力约束条件下的数控机床加减速速度规划方法，属于数控加工的加减速处理技术领域。包括先获取计算参数：数控系统中伺服进给系统的动力学参数，待规划NC加工文件当前指令段的加工起点和终点坐标，加工起点速度、加工终点速度和进给指令速度；确定恒力约束条件下伺服指令速度和加速度的函数关系；得到各速度规划段的总运动时间的计算公式；依次确定恒力约束条件下伺服指令加速度与加工时间、伺服指令速度与加工时间以及伺服指令位置与加工时间的函数关系；根据上述各参数及函数关系，分别完成各速度规划段的速度规划。本发明使用动力学参数作为数控系统速度规划的约束条件，可提高工件的加工精度并增加数控系统稳定性和加工效率。

主权项

1.一种恒力约束条件下的数控机床加减速速度规划方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)获取计算参数，具体包括：1.1)获取数控系统中伺服进给系统的动力学参数，包括伺服进给系统的最大转矩值或最大力矩值F_max、伺服进给系统的伺服指令加速度特性常数k_a和伺服指令速度特性常数k_v；1.2)获取待规划NC加工文件当前指令段的加工起点坐标s_s、终点坐标s_e；1.3)获取待规划NC加工文件当前指令段的加工起点速度v_s、加工终点速度v_e和进给指令速度v_f；2)根据步骤1)获取的最大转矩或最大力矩值F_max、伺服进给系统的伺服指令加速度特性常数k_a和伺服指令速度特性常数k_v，通过伺服进给系统运动参数与力学参数简化关系，确定恒力约束条件下伺服指令速度v和伺服指令加速度a的函数关系；3)设各速度规划段的起点速度为v_si、终点速度为v_ei，i＝1，2，3，i＝1时为升速段，i＝2是为匀速段，i＝3时为减速段，并根据步骤2)确定的恒力约束条件下伺服指令速度v和伺服指令加速度a的函数关系，得到各速度规划段的总运动时间t_i的计算公式；4)设定恒力约束条件下伺服指令加速度a与加工时间t的函数关系；5)对步骤4)设定的函数关系进行不定积分，得到恒力约束条件下伺服指令速度v与加工时间t的函数关系v(t)；然后对该v(t)函数进行定积分，得到伺服指令位置s与加工时间t的函数关系s(t)；6)根据上述各参数及函数关系，分别完成各速度规划段的速度规划，具体包括以下步骤：6.1)确定各速度规划段的运动总时间和加工距离升速段：将步骤1)获取的待规划NC加工文件当前指令段的加工起点速度v_s和加工指令速度v_f代入步骤3)得到的升速段总运动时间的计算公式中，即令v_s1＝v_s、v_e1＝v_f，得到升速段的运动总时间t₁；然后根据步骤5)得到的函数v(t)和s(t)，得到升速段的加工距离s₁；减速段：将步骤1)获取的待规划NC加工文件当前指令段的加工指令速度v_f和加工终点速度v_e代入步骤3)得到的升速段总运动时间的计算公式中，即令v_s3＝v_f、v_e3＝v_e，得到减速段的运动总时间t₃；然后根据步骤5)得到的函数v(t)和s(t)，得到减速段的加工距离s₃；匀速段：根据步骤1)获取的待规划NC加工文件当前指令段的加工起点坐标s_s、终点坐标s_e，以及求得的加速段加工距离s₁和减速段加工距离s₃，确定匀速段的加工距离s₂＝abs(s_s‑s_e)‑s₁‑s₃；然后令匀速段的加工指令速度为v_f，确定匀速段时间t₂＝s₂/v_f；6.2)根据上述求得的各速度规划段的总运动时间，代入步骤5)确定的恒力约束条件下伺服指令速度与加工时间的函数v(t)中，完成待规划NC加工文件当前指令段的速度规划。