專利名稱：具有刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能的五軸樣條插補(bǔ)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種五軸數(shù)控機(jī)床數(shù)字控制系統(tǒng)的具有樣條直接生成功能的插補(bǔ)器， 具體涉及的技術(shù)領(lǐng)域是非均勻有理B樣條(Non-Uniform Rational B Spline,NURBS)曲線 在五軸數(shù)控機(jī)床及其數(shù)控系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)。
背景技術(shù)：
利用五軸數(shù)控機(jī)床加工復(fù)雜曲面零部件的傳統(tǒng)技術(shù)是先借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè) 計(jì)(Computer-AidedDesig，CAD)技術(shù)繪制零部件加工表面，再借助計(jì)算機(jī)輔助制造 (Computer-Aided Manufacturing, CAM)技術(shù)生成加工刀具走刀軌跡，并將這些刀具軌跡曲 線在加工誤差范圍內(nèi)離散成直線段，最后再由后置處理模塊將這些直線段轉(zhuǎn)換成五軸線性 插補(bǔ)指令格式，由機(jī)床數(shù)控裝置插補(bǔ)出各坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)指令驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)來(lái)完成零件曲面 的加工。這種傳統(tǒng)數(shù)控加工技術(shù)存在諸多不足之處，進(jìn)而嚴(yán)重制約加工表面質(zhì)量的提高。隨 著計(jì)算機(jī)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)對(duì)加工質(zhì)量要求的不斷提高，客觀上為一種新的數(shù)字控 制器的產(chǎn)生提供了有力條件。這種新的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)是摒棄以直線段逼近復(fù)雜曲線加工 軌跡的方式，不斷增強(qiáng)數(shù)字控制系統(tǒng)的復(fù)雜曲線軌跡直接生成能力，使刀具在很長(zhǎng)一段加 工軌跡上可以較高的進(jìn)給速度切削加工表面而且有較高的加工表面質(zhì)量和加工效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)五軸逼近式加工技術(shù)的不足之處，從數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)技術(shù)角度出 發(fā)，為五軸數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)提供一種具有刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)臉訔l插補(bǔ)器，現(xiàn)將本發(fā)明所 包括的內(nèi)容陳述如下。插補(bǔ)器由語(yǔ)法詞法分析模塊1、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償模塊2、加減速處理模塊3、刀位生成 模塊4以及刀位后處理模塊5五個(gè)部分組成，各部分具體包括如下內(nèi)容，語(yǔ)法詞法分析模塊1，讀取含有五軸樣條指令的數(shù)控加工程序、語(yǔ)法檢查、詞法檢 查、存儲(chǔ)布爾變量TLC、控制點(diǎn)坐標(biāo)、長(zhǎng)度補(bǔ)償值、節(jié)點(diǎn)矢量、樣條階次以及切削進(jìn)給速度F 等數(shù)據(jù)信息；發(fā)明的五軸樣條指令格式定義如下N_SPLINEP_F_TLC_H_X_Y_Z_TX_TY_TZ_R_K_......X_Y_Z_TX_TY_TZ_R_K_K_......K_E0L(注釋N表示程序段段號(hào)，SPLINE表示樣條插補(bǔ)開(kāi)始，P表示樣條階次，F(xiàn)表示切 削進(jìn)給速度，TLC表示刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償，H表示長(zhǎng)度補(bǔ)償寄存器號(hào)，X、Y、Z表示刀心點(diǎn)樣條的 控制點(diǎn)坐標(biāo)，TX、TY、TZ表示方位樣條的控制點(diǎn)坐標(biāo)，R表示權(quán)重，K表示節(jié)點(diǎn)值，EOL為程序 段結(jié)束符)
刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償模塊2，如果語(yǔ)法詞法分析模塊1中的布爾變量TLC = TRUE則按照 以下過(guò)程進(jìn)行刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償將語(yǔ)法詞法分析模塊1中寄存器H存儲(chǔ)的刀具長(zhǎng)度值或者長(zhǎng) 度補(bǔ)償值、形成刀心點(diǎn)樣條和方位樣條的所有控制點(diǎn)坐標(biāo)等數(shù)據(jù)信息經(jīng)數(shù)學(xué)計(jì)算后得出補(bǔ) 償后新的控制點(diǎn)坐標(biāo)、更新語(yǔ)法詞法分析模塊1中原來(lái)存儲(chǔ)的控制點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)；加減速處理模塊3，采用梯形加減速控制規(guī)律、根據(jù)用戶事先設(shè)定的加速度值a和 插補(bǔ)周期Ts應(yīng)用數(shù)值分析方法預(yù)測(cè)出減速點(diǎn)的參數(shù)值Ud和減速時(shí)插補(bǔ)周期個(gè)數(shù)kd、將Ud 和kd寫(xiě)入語(yǔ)法詞法分析模塊1的數(shù)據(jù)區(qū)、進(jìn)給速度V關(guān)于刀位點(diǎn)參數(shù)u對(duì)應(yīng)的插補(bǔ)周期序 號(hào)k的函數(shù)關(guān)系
權(quán)利要求
1.具有刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能的五軸樣條插補(bǔ)器，它由以下五個(gè)功能模塊組成語(yǔ)法詞法 分析模塊(1)、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償模塊O)、加減速處理模塊(3)、刀位生成模塊以及刀位后 處理模塊(5)；其技術(shù)特征在于語(yǔ)法詞法分析模塊(1)，讀取含有五軸樣條指令的數(shù)控加工程序、語(yǔ)法檢查、詞法檢查、 存儲(chǔ)布爾變量TLC、控制點(diǎn)坐標(biāo)、長(zhǎng)度補(bǔ)償值、節(jié)點(diǎn)矢量、樣條階次以及切削進(jìn)給速度F等數(shù) 據(jù)信息；刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償模塊O)，如果語(yǔ)法詞法分析模塊(1)中的布爾變量TLC = TRUE則按照 以下過(guò)程進(jìn)行刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償將語(yǔ)法詞法分析模塊(1)中寄存器H存儲(chǔ)的刀具長(zhǎng)度值或者 長(zhǎng)度補(bǔ)償值、形成刀心點(diǎn)樣條和方位樣條的所有控制點(diǎn)坐標(biāo)等數(shù)據(jù)信息經(jīng)數(shù)學(xué)計(jì)算后得出 補(bǔ)償后新的控制點(diǎn)坐標(biāo)、更新語(yǔ)法詞法分析模塊(1)中原來(lái)存儲(chǔ)的控制點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)；加減速處理模塊(3)，采用梯形加減速控制規(guī)律、根據(jù)用戶事先設(shè)定的加速度值a和插 補(bǔ)周期Ts應(yīng)用數(shù)值分析方法預(yù)測(cè)出減速點(diǎn)的參數(shù)值Ud和減速時(shí)插補(bǔ)周期個(gè)數(shù)kd、將Ud和 kd寫(xiě)入語(yǔ)法詞法分析模塊(1)的數(shù)據(jù)區(qū)、進(jìn)給速度V關(guān)于刀位點(diǎn)參數(shù)u對(duì)應(yīng)的插補(bǔ)周期序 號(hào)k的函數(shù)關(guān)系；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能的五軸樣條插補(bǔ)器，得到的下一插補(bǔ) 周期的三個(gè)平動(dòng)坐標(biāo)和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)坐標(biāo)與當(dāng)前插補(bǔ)周期相應(yīng)的坐標(biāo)作差后計(jì)算機(jī)床運(yùn)動(dòng)坐 標(biāo)增量，將該增量坐標(biāo)采用數(shù)據(jù)通信的方式輸入給五軸數(shù)控機(jī)床的數(shù)字式伺服驅(qū)動(dòng)器以完 成各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸的進(jìn)給伺服。
全文摘要
具有刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能的五軸樣條插補(bǔ)器涉及樣條技術(shù)在五軸數(shù)控機(jī)床及其數(shù)控系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，以解決現(xiàn)行技術(shù)普遍采用的刀具軌跡曲線被離散成直線段的“以直代曲”逼近加工模式存在的精度問(wèn)題。本發(fā)明的語(yǔ)法詞法分析模塊負(fù)責(zé)讀取數(shù)控程序、語(yǔ)法詞法檢查、存儲(chǔ)控制點(diǎn)坐標(biāo)等數(shù)據(jù)信息；刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償模塊負(fù)責(zé)計(jì)算刀具長(zhǎng)度改變后新的控制點(diǎn)坐標(biāo)、更新存儲(chǔ)的控制點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)；加減速處理模塊負(fù)責(zé)按照梯形規(guī)律完成插補(bǔ)過(guò)程的加速、減速控制；刀位生成模塊負(fù)責(zé)計(jì)算每個(gè)插補(bǔ)周期刀心點(diǎn)的坐標(biāo)和刀軸單位矢量；刀位后處理模塊根據(jù)不同的機(jī)床結(jié)構(gòu)形式將實(shí)時(shí)生成的刀位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為五個(gè)伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制指令。
文檔編號(hào)G05B19/41GK102073301SQ201110027578
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者李慧瑩, 陳良驥 申請(qǐng)人:陳良驥