[发明专利]一种五轴加工进给速度的区间自适应规划方法

说明书

本发明属于属于机器人与高档数控机床技术领域，具体涉及一种五轴加工进给速度的区间自适应规划方法。本发明基于施加前瞻窗，隔断窗外曲线形貌对当前区间进给速度规划的影响，基于微分原理计算当前区间以及前瞻区间的许用进给参数，根据前一个区间、当前区间以及前瞻区间的许用进给参数规划当前区间的进给速度轮廓，实现了长样条曲线路径整体进给速度的逐区域前瞻规划，不仅计算效率高，而且可以在满足进给轴驱动能力约束的前提下充分利用机床性能。

技术领域

本发明属于属于机器人与高档数控机床技术领域，具体涉及一种五轴加工进给速度的区间自适应规划方法。

背景技术

对于高档五轴联动数控系统而言，样条曲线插补是一种必备的先进插补功能，而为了实现样条曲线插补加工，对曲线路径的进给速度进行合理规划是基础和前提。若进给速度过高，会导致五个进给轴中的一个或多个超出驱动能力范围，诱发加工振动，若进给速度过低，又必然影响加工效率，因此，如何在满足进给轴驱动能力的约束条件下，规划充分利用机床性能的五轴数控加工进给速度，已成为发展高档五轴联动数控系统必须解决的问题之一。

现有技术文献1“The optimal feedrate planning on five-axis parametrictool path with geometric and kinematic constraints for CNC machine tools”，Liu等，International Journal of Production Research，2017，55(13)：3715-3731，该文献通过线性化所考虑的多重约束，基于线性规划策略得到了满足轴驱动约束条件的五轴联动进给速度。文献2“An iterative feed rate scheduling method with confined high-order constraints in parametric interpolation”，Liang等，International Journalof Advanced Manufacturing Technology，2017，92(5-8)：2001-2015，该文献将五轴加工进给速度表示为一条样条曲线，通过多次迭代调整，获得满足所有考虑的约束条件的最终进给速度轮廓。然而，上述方法主要适用于常规的长度较短的样条曲线路径，对于长度较大的路径而言，在整体路径上进行迭代规划势必因计算负担大而难以适用，若对整条长样条曲线路径进行分段规划，则在过渡位置需降速至零，从而影响进给运动的平稳性。因此，需要进一步研究专门针对长样条曲线路径的五轴进给速度规划方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种五轴加工进给速度的区间自适应规划方法。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括以下步骤：

步骤1：计算前瞻区间弧长；

为了保证进给运动具有足够的距离实现安全制动，将从最大进给速度降速至零所需位移作为前瞻区间弧长；则在S形加减速模式下，前瞻区间弧长s_w为：

其中，v_max为最大进给速度；a_t，max为最大切向加速度；j_t，max为最大切向加加速度；

步骤2：计算当前区间许用运动参数；

得到前瞻窗弧长s_w后，对第m个弧长为s_w的样条曲线路径区间进行粗插补，粗插补点参数计算方法为：

其中，m为当前区间序号；R(u)为刀尖点路径样条；O(u)为刀轴方向路径样条；δ_s为粗插补弧长补偿；为第m个区间粗插补点总数；为第m个区间内第i个粗插补点参数；