[发明专利]一种五轴刀具轨迹的B样条拟合方法

说明书

本发明属于数控加工相关技术领域，其公开了一种五轴刀具轨迹的B样条拟合方法，该方法包括以下步骤：S1，根据五轴离散刀具轨迹，建立五轴B样条刀具轨迹；S2，计算五轴B样条刀具轨迹的最大弦高差，并检测所述五轴B样条刀具轨迹的弦高差约束和光顺性，其中，所述五轴B样条刀具轨迹的光顺性包括刀位点B样条轨迹的光顺性、刀轴光顺性及等距精度；S3，根据得到的所述五轴B样条刀具轨迹的最大弦高差及刀位点B样条轨迹的光顺性检测结果，对所述五轴B样条刀具轨迹进行调整，以建立满足加工要求的五轴B样条刀具轨迹。本发明能全面高效地评估五轴B样条刀具轨迹的质量，且获得的刀具轨迹一定满足五轴数控机床高速高精的加工要求。

技术领域

本发明属于数控加工相关技术领域，更具体地，涉及一种五轴刀具轨迹的B样条拟合方法。

背景技术

五轴数控加工的刀具轨迹通常采用小线段表示，而小线段表示的刀具轨迹存在以下缺点：(1)数据存储及传输量较大；(2)G01刀具轨迹在连接处G1、G2不连续，加工过程中速度和加速度不平滑，从而降低零件加工精度和表面质量；(3)不满足高速高精的加工要求，实际加工中，通常会适用连续性更好的参数曲线，如B样条曲线，对小线段表示的刀具轨迹拟合。

B样条刀具轨迹通常应该满足更多的约束，如弦高差约束、保型约束、G2连续及较少控制点等。为了保证最后获得的刀具轨迹一定满足加工要求，需要一套完整的质量评估方案来评估最后得到的五轴B样条刀具轨迹的质量，并判断B样条轨迹是否满足加工要求。

B样条刀具轨迹的弦高差一般用Hausdorff距离计算得到，非专利文献《基于NURBS曲线拟合的刀具路径优化方法》、《数控加工中的连续多段直线轨迹B-Spline拟合》和《数控加工中连续微线段轨迹的B样条曲线拟合》均通过等分采样区间，并利用Hausdorff距离来计算三轴B样条刀具与离散刀位点的弦高差，但是该方法并没有考虑到刀轴矢量的弦高差，只适用于三轴B样条刀具轨迹的弦高差的计算，使用受限。相应地，本领域存在发展一种能够适用于五轴刀具轨迹拟合的五轴刀具轨迹的B样条拟合方法的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种五轴刀具轨迹的B样条拟合方法，其基于现有数控加工中的刀具轨迹的拟合方法，研究及设计了一种适用于五轴数控加工的五轴刀具轨迹的B样条拟合方法。所述拟合方法能够高效全面地评估五轴B样条刀具轨迹的质量，检测出五轴B样条刀具轨迹不满足弦高差约束和刀位点样条光顺性的区间，并进行调整，从而严格保证五轴B样条刀具轨迹满足加工要求，进而使得数控加工产品具有更高的精度及更好的加工质量。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种五轴刀具轨迹的B样条拟合方法，该方法包括以下步骤：

S1，在六维空间中，对五轴离散刀具轨迹的离散数据点进行拟合，以建立五轴B样条刀具轨迹；

S2，计算五轴B样条刀具轨迹的最大弦高差，并检测所述五轴B样条刀具轨迹的光顺性，其中，所述五轴B样条刀具轨迹的光顺性包括刀位点B样条轨迹的光顺性、刀轴光顺性及等距精度；

S3，根据得到的所述五轴B样条刀具轨迹的最大弦高差及刀位点B样条轨迹光顺性的检测结果，对所述五轴B样条刀具轨迹进行调整，以建立满足加工要求的五轴B样条刀具轨迹。

进一步地，步骤S2包括以下子步骤：

S21，计算五轴B样条刀具轨迹的最大弦高差，并判断所述最大弦高差是否满足加工要求，若不满足则由步骤S3进行调整；

S22，评估刀位点B样条轨迹的光顺性及刀轴光顺性，并计算所述五轴B样条刀具轨迹的等距精度。

进一步地，刀位点B样条轨迹光顺性的指标有两个：(1)采样点之间的夹角与对应刀位点夹角的比值；(2)刀位点样条弧长与其对应弦长的比值。