[发明专利]数控系统的速度预测、数控系统的控制方法及数控系统

说明书

本发明公开了数控系统的速度预测、数控系统的控制方法及数控系统，该速度预测方法包括获取加工工件的刀具的多个第一子加工路径；计算当前第一子加工路径上刀具的预处理速度并进行旋转刀具中心点变换，以得到当前第二子加工路径；计算刀具在当前第二子加工路径上的平均速度及平均加速度并校验，以判断是否调整预处理速度；将前一第一子加工路径上刀具的末速度作为当前第一子加工路径的初始速度；根据初始速度和预处理速度计算当前第一子加工路径上刀具的末速度并输出。本发明能够解决刀具在工件坐标系下的编程坐标与在机床坐标系下的实际位移坐标在非线性关系下的速度协同，防止速度规划后刀具的速度、加速度超出机床的性能限制。

技术领域

本发明涉及数控加工技术领域，特别涉及数控系统的速度预测、数控系统的控制方法及数控系统。

背景技术

针对航空、船舶、汽车等领域中使用到的螺旋桨、叶轮等核心零部件，具有复杂曲面高速高精加工工艺需求，传统三轴机床因刀具角度限制导致效率低下，且多次装夹易产生定位误差，无法达到加工要求。

本申请的发明人在长期的研发中发现，五轴联动数控系统能够弥补三轴机床的刀具角度限制问题，达到复杂曲面的加工要求。然而目前的五轴联动数控系统多采用与三轴联动数控系统类似的速度规划算法，例如根据用户指定的切削速度去规划刀尖点速度，插补时再用刀尖点坐标经过旋转刀具中心点(rotation tool center point，RTCP)变换得到控制点插补坐标。

但是，由于五轴联动数控系统中刀具旋转运动的影响，机床各轴的线性运动的合成使得刀具中心点在离散段内的运动轨迹偏离理想编程轨迹，从而产生非线性运动误差，因此在进行速度前瞻规划时无法保证两者的速度同时平顺，在旋转轴急剧变化时可能会导致控制点的速度、加速度超过机床的性能限制，影响加工质量或损坏机床。

发明内容

本发明提供数控系统速度的预测、数控系统的控制方法及数控系统，以解决现有技术中由于五轴联动数控系统中非线性运动误差导致速度前瞻受到限制的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种数控系统的速度预测方法，包括：

获取加工工件的刀具的第一加工路径，将所述第一加工路径分为多个第一子加工路径；

根据前一所述第一子加工路径和当前所述第一子加工路径计算当前所述第一子加工路径上加工所述工件的所述刀具的预处理速度；

对当前所述第一子加工路径进行旋转刀具中心点变换，以得到当前第二子加工路径；

根据当前所述第一子加工路径、当前所述第二子加工路径以及所述预处理速度计算加工所述工件的所述刀具在当前所述第二子加工路径上的平均速度及平均加速度；

分别对所述平均速度及平均加速度进行校验，以判断是否调整所述预处理速度；

将前一所述第一子加工路径上加工所述工件的所述刀具的末速度作为当前所述第一子加工路径的初始速度；

根据所述初始速度和所述预处理速度计算当前所述第一子加工路径上加工所述工件的所述刀具的末速度并输出。

在一具体实施例中，所述根据前一所述第一子加工路径和当前所述第一子加工路径计算当前所述第一子加工路径上加工所述工件的所述刀具的预处理速度包括：

计算当前所述第一子加工路径的长度及当前所述第一子加工路径与前一所述第一子加工路径之间的夹角，以得到第一最大速度；

判断当前所述第一子加工路径是否为弧形；

若当前所述第一子加工路径为弧形，则计算出当前所述第一子加工路径的弓高误差允许的第二最大速度及当前所述第一子加工路径的向心加速度允许的第三最大速度；