[发明专利]一种自由曲面自适应加工轨迹规划方法

摘要

发明公开了一种自由曲面自适应加工轨迹规划方法，主要用于自由曲面零件的磨削加工。本发明首先通过遗传算法求取曲面中主曲率极值，按精度需要求取适于该曲面加工的最大行距，以二分法对曲面最长边界进行等步长离散，获取离散点的相关参数计算相邻轨迹刀触点，遍历所有新生成刀触点后按步长要求插值并进行柔顺处理，直至离散点覆盖整个曲面后拟合刀触点生成加工轨迹。本发明根据加工精度要求及曲面特性求取最大加工行距，通过使磨头与曲面达到最佳贴合的效果以及行距方向的自适应，避免了局部区域的重复磨削导致的过切和振动，提高了磨削效率与磨削精度，具有较好的推广和实用价值。

主权项

1.一种自由曲面自适应加工轨迹规划方法，其特征在于它是按照以下步骤实现的：(1)识别复杂自由曲面的曲面特征，将曲面参数u、v以双倍体基因方式进行存储，结合曲面参数计算各个刀触点的主曲率，通过随机分配双倍体基因的初始种群数量，及其变异、交叉遗传概率，并将主曲率的绝对值作为评价指标,以轮盘法作为适应度函数，评价原则为双倍体基因的u、v值所对应的最大主曲率绝对值越大，其适应度越高，以此方法经过多代遗传变异来获得具有最佳基因的u、v参数值与该自由曲面的主曲率k₁与k₂；(2)根据(1)中求取的自由曲面主曲率的极值及加工精度要求求取适于该曲面宽行加工的最大加工行距D，具体确定方法：根据曲面加工允差ε及(1)中所求取的自由全面主曲率k₁与k₂，曲面的最大加工行距D计算公式：(3)二分法离散最长边界线获取初始刀触点及相关参数：选取自由曲面最长的一条边界曲线，按照加工步长要求以二分法离散曲线获取刀触点，通过曲面特征识别存储刀触点在自由曲面上的参数u_i、v_i；(4)由(3)中所求得的刀触点C_0,j及其相关参数，根据所推导的宽行自适应轨迹规划的相关公式，计算刀触点在其曲率为k₁主曲率方向上偏移最大加工行距D后得到的相邻轨迹的新刀触点(u_i+Δu,v_i+Δv)，并计算新刀触点的相关参数；(5)遍历得到的新轨迹中的刀触点，对求取的新轨迹刀触点进行柔顺处理，具体处理方法：遍历新轨迹刀触点，交换在上一条轨迹中相邻刀触点在其k₁主曲率方向上距离为最大加工行距D的范围内存在交叉新刀触点后，再遍历新轨迹刀触点并删除超出曲面参数范围以外的点，并按需插入新轨迹边界点，计算新轨迹相邻刀触点之间是否满足步长精度要求，若不满足采用二分法插值，若满足则跳过，当所有相邻刀触点满足要求后更新刀触点序列；(6)重复(3)、(4)、(5)直至刀触点覆盖整个曲面后，拟合刀触点生成刀具轨迹。