[发明专利]一种在路径规划阶段消除五轴奇异问题的方法

摘要

本发明公开了一种在路径规划阶段消除五轴奇异问题的方法，包括输入待加工零件曲面、刀具参数、工艺信息；在曲面上生成刀具路径，同时保存局部坐标系信息；对任意一条路径，将该路径上所有刀位点的刀轴矢量变换至C空间，得到一条方向曲线；判断该方向曲线是否和锥度圆相交，如果否，则继续检测下一条路径，否则对该方向曲线平移以避开锥度圆；根据新方向曲线以及保存的相应局部坐标系信息反算新刀位点，继续检测下一条路径；遍历所有路径最终输出覆盖整张曲面的无奇异五轴刀具路径。本发明在路径规划阶段将五轴奇异问题考虑在内，能够在不增加刀位点的前提下消除奇异问题，同时保持原始路径上的刀触点位置不变，提高五轴加工的效率和精度。

主权项

一种在路径规划阶段消除五轴奇异问题的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、在路径规划阶段输入待加工零件的曲面、切削刀具参数以及相关加工工艺信息；步骤2、在曲面上生成覆盖整张曲面的一系列刀具路径，其中每条刀具路径包含一组有序刀位点；同时保存每个刀位点所依赖的局部坐标系信息；以上述一系列刀具路径中的某一条刀具路径为当前刀具路径，进行步骤3；步骤3、将当前刀具路径中的每个刀位点中的刀轴矢量投影至一个二维的C空间，得到一系列二维方向点，依次连接这些方向点，得到一条方向曲线；所述C空间为和待加工零件的坐标系XY平面平行的一张虚拟平面，C空间原点O通过将所有三维刀轴矢量平移至同一起点获得；步骤4、在C空间定义一锥度圆用于检测五轴奇异问题，如果方向曲线与锥度圆不相交，则判定在当前刀具路径上不存在五轴奇异问题，直接选择下一条刀具路径为当前刀具路径跳至步骤3继续检测；否则判定在当前刀具路径上存在奇异问题，并执行步骤5；步骤5、如果在当前刀具路径上存在奇异问题，则在C空间内将相应的方向曲线平移一最短向量以避开锥度圆；对新得到的方向曲线，结合步骤2中保存的相应局部坐标系信息，反算得到一组新的刀位点，并用该组新的刀位点替换当前刀具路径上的原始刀位点，同时选择下一条刀具路径为当前刀具路径跳至步骤3继续检测；步骤6、按上述步骤3至步骤5遍历处理步骤2中得到的每条刀具路径，最终输出覆盖整张曲面的无奇异刀具路径；步骤2中，生成刀具路径的方法为等参数法、等平面法或者等残高法；所述的生成刀具路径的方法为：首先在加工零件的曲面上取n0条等参数曲线作为刀具路径，使得每两条相邻的刀具路径之间的最大残高误差小于输入的残高误差容许值；然后针对每条刀具路径，在刀具路径上生成并保存一系列有序刀位点，使得每两个相邻刀位点间的弓高误差小于输入的弓高误差容许值，其中n0为大于零的自然数；步骤4中，所述的锥度圆圆心位于C空间原点，半径R＝tanα，其中α为锥度角，所述的α满足：5°≤α≤10°。