[发明专利]一种高速数控机床加工速度自适应的前瞻插补方法

权利要求书

1.一种高速数控加工速度的自适应前瞻插补方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将待加工工件的加工形状采用NURBS曲线进行加工规划；

步骤2、根据NURBS曲线中插补点曲率的变化，确定速度突变点的判定标准；根据速度突变点的判定标准，确定速度突变点的位置；

步骤3、根据速度突变点的位置将NURBS曲线进行分段，采用自适应插补，对每个曲线加工段进行预处理，得到预处理阶段的进给速度；根据三次多项式加减速算法计算速度突变点处的速度局部最优解，即为速度突变点处的进给速度；

步骤4、判断相邻突变点处速度的嵌套关系，并据此计算前瞻距离；在前瞻距离范围内，确定该曲线加工段内的最大速度及其对应的插补点位置；根据三次多项式加减速算法求解减速距离，并将最大速度对应的插补点作为该曲线加工段的减速点进行该曲线加工段的速度规划；

步骤5、根据计算减速点位置的约束条件，在前瞻距离范围内进行反向插补，得到各插补点修调后的实时进给速度。

2.根据权利要求1所述的高速数控加工速度的自适应前瞻插补方法，其特征在于，步骤2中，所述速度突变点的判定标准为满足以下两个条件的插补点:

第一，在NURBS曲线上满足曲率为极大值的插补点；

第二，在NURBS曲线上满足向心加速度超限的插补点。

3.根据权利要求2所述的高速数控加工速度的自适应前瞻插补方法，其特征在于，所述曲率为极大值的插补点的具体获取过程为：

首先，获取NURBS曲线p(u)关于插补参数u的曲率ρ(u)：

其中，p′为该曲线在插补参数u对应位置点的一阶导数，p”为该曲线在插补参数u对应位置点的二阶导数，|·|为取绝对值；

其次，获取高曲率插补点即曲率导数为0的点，其计算公式为：

其中，u_i为插补点p(u_i)对应的插补参数；

对高曲率插补点进行离散化处理，得到曲率极大值对应的插补点p(u_i)；

其中，所述离散化处理的公式为：

4.根据权利要求2所述的高速数控加工速度的自适应前瞻插补方法，其特征在于，所述向心加速度超限的插补点的确定条件为：

A_c(u_i)＝ρ(u_i)v(u_i)²

其中，A_c(u_i)为插补点p(u_i)的向心加速度，v(u_i)为插补点p(u_i)处的进给速度，F为最大进给速度，A_max为系统设定的最大加速度，ρ_thr为阶变曲率。

5.根据权利要求1所述的高速数控加工速度的自适应前瞻插补方法，其特征在于，步骤3按照以下步骤实施：

步骤3.1，采用速度突变点p(u_s1),p(u_s2),…,p(u_si)把NURBS曲线划分为m＝i+1段曲线加工段：[p(u_s1),p(u_s2)],[p(u_s2),p(u_s3)],…,[p(u_s(i-1)),p(u_si)]，每段曲线加工段的长度为

上式中，N为第n段曲线加工段中插补点的个数；L为NURBS曲线总长；

步骤3.2，采用自适应插补，根据曲线加工段的曲率和系统给定的弓高误差对该曲线加工段进行预处理，得到预处理阶段的进给速度；

步骤3.3，根据三次多项式加减速算法计算速度突变点处的速度局部最优解。