[发明专利]基于路径单元的测量轮廓偏差的样条曲线补偿方法

说明书

技术领域

本发明属于数控加工技术领域，特别涉及一种基于路径单元的测量轮廓偏差的样条曲线补偿方法。

背景技术

倒角等轮廓加工时，为保证产品批量加工的加工精度和一致性，通常选用特定夹具进行定位；这种定位方式，对夹具和操作工人的要求都很高，如果出现位置或角度偏差，或者是工件受力变形，加工出来的产品就会出现倒角宽度不一致等质量问题，影响了产品美观度和产品的合格率。随着产品精度要求的不断提高，在夹具定位的基础上出现了轮廓测量补偿技术，即在产品定位夹紧后，对产品的轮廓进行测量和计算，然后将测量获得的偏差数据补偿到加工路径中，从而保证产品的加工精度，提高产品的合格率和产品质量。

目前，数控系统普遍采用宏程序方法实现对测量轮廓的路径补偿，由于受程序本身的限制，宏程序在计算时不能从整体上考虑各测量点之间的联系，只能进行相邻两测量点间的计算，因此，其误差曲线仅能以线性方式进行。这样当实测位置与基准位置出现较大偏差时，可能会在测量节点处出现微小形状的路径拐点，导致加工时在加工表面出现棱纹，影响了表面质量。为减少拐点的出现，就需要采取增加测量点或者控制来料变形量以及提高工装精度等手段来降低偏差量，无形中增加了生产成本；另外，在工艺初期调试阶段，通常需要对宏程序进行反复调试，这不但对技术人员要求较高，而且耗时长，成本高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种以路径单元为对象的参数设置方法，不但能够消除路径拐点，保证加工面质量，而且简单易用，编程效率高，有效降低生产成本。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的。

一种基于路径单元的测量轮廓偏差的样条曲线补偿方法，包括以下步骤：

A．选定若干轮廓测量点逐一进行测量，并分别计算各测量点测量数据与基准轮廓数据的偏差；

B．将计算出的各点偏差数据映射到坐标系中，并采用样条曲线将各偏差数据点连接起来，生成一条样条偏差曲线；

C．从样条偏差曲线上获取每个加工点的偏差值；

D．将获取的每个加工点的偏差值补偿到对应的路径点中。

优选的，所述步骤B中，为确保补偿后的路径在任何位置光滑，所述样条曲线的任意位置切矢连续。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明以路径单元为对象，采用样条误差补偿的方式，有效避免了线性方法造成的不光滑路径拐点，补偿路径更加光顺，满足了高精高速加工要求，同时获得更佳的表面效果，可以完成对较大变形量工件的路径补偿；并且简单易用，编程效率高，有效降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明提供的测量轮廓偏差样条曲线补偿方法的流程示意图。

图2是本发明实施例提供的轮廓测量点的测量数据示意图。

图3是本发明实施例用来解释测量点测量数据与基准轮廓数据偏差的计算方法的示意图。

图4是本发明实施例提供的生成样条偏差曲线的示意图。

图5是本发明实施例提供的补偿前后的加工路径示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本发明的基于路径单元的测量轮廓偏差的样条曲线补偿方法，包括以下步骤：

步骤101，选定轮廓测量点逐一进行测量，并计算各测量点测量数据与基准轮廓数据的偏差。

图2显示了对一方形工件轮廓测量的示意图，在基准轮廓曲线S1上选定了十个测量点，点1至点10分别为十个测量点实际测量出的位置。

图3解释了测量点测量数据与基准轮廓数据偏差的计算方法，即偏差值△ε=±实际测量点到基准轮廓曲线的垂直距离，测量点位于基准轮廓外侧的取正值，位于内侧的取负值。

步骤102，将计算出的各点偏差数据映射到坐标系中，并采用样条曲线将各偏差数据点连接起来，生成一条样条偏差曲线。

如图4所示，坐标横向定义为产品轮廓各点的展开位置，即水平线S1′代表了基准轮廓曲线S1的展开线；坐标纵向定义为测量数据的偏差量。根据步骤101所计算的偏差值，分别对应于测量点1至10的位置找到对应的坐标点，然后用样条曲线M连接起来。同时，为避免样条曲线M生成时起末点切矢不一致而影响点1处的加工效果，对样条曲线M的首末点切矢进行调整，使首末点切矢连续。

步骤103，从样条偏差曲线M上获取每个加工点的偏差值。

步骤104，将步骤103中获取的各加工点的偏差值补偿到对应的路径点中。