一种用于评估数控加工三轴刀具轨迹质量的工艺方法

摘要

本发明公开了一种用于评估数控加工三轴刀具轨迹质量的工艺方法，其特征在于，包括：(a)获取由n个离散点依序共同组成的三轴刀具轨迹，记录各个离散点在加工坐标系中的坐标值，将每个离散点视为从坐标原点指向其所处位置的向量；(b)利用所获得的向量矩阵计算三轴刀具轨迹的整体平滑度，并将其作为加工零件时的表面质量评估指；(c)计算上述三轴刀具轨迹所对应的理想加工时间，并将其作为加工效率的评估指标；(d)完成对三轴刀具轨迹质量的整体评估过程。通过本发明，表明能够准确、高效和经济地评测三轴刀具轨迹加工零件的表面质量和加工效率，而且不用去实际的加工验证，因而尤其适用于三轴数控机床的实际运用场合。

主权项

一种用于评估数控加工三轴刀具轨迹质量的工艺方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(a)获取由n个离散点依序共同组成的三轴刀具轨迹，记录各个离散点在加工坐标系中的坐标值(x_i,y_i,z_i)，i＝1,2,...,n；将每个离散点视为从坐标原点指向其所处位置的向量并记作X_i，由此获得向量矩阵{X_i}；(b)利用步骤(a)中所获得的向量矩阵{X_i}，依照以下的平滑度方程来计算三轴刀具轨迹的整体平滑度Kⁿ，并将其作为数控机床采用该刀具轨迹加工零件时的表面质量评估指标：$K^n={\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\right|X_i-X_{i-1}\left|\right)}^{n-1}\times \underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\{{\left[{\cos }^{-1}(\frac{X_{i+1}-X_i}{|X_{i+1}-X_i|}\times \frac{X_i-X_{i-1}}{|X_i-X_{i-1}|})\right]}^n\times {[0.5\times \left(\right|X_{i+1}-X_i|+|X_i-X_{i-1}\left|\right)]}^{1-n}\}$其中，X_i‑1、X_i和X_i+1分别表示编号为i‑1、i和i+1的向量；||表示取向量的模的计算；(c)还可以利用步骤(a)中所获得的向量矩阵{X_i}，，依照以下的多个模拟方程来计算上述三轴刀具轨迹所对应的理想加工时间T，并将其作为数控机床执行该刀具轨迹所需加工时间的评估指标：$T=\Sigma \sqrt{\frac{\left|\right[a_i\times v_{i-1,i}+(1-a_i)\times v_{i,i+1}]\times (X_{i+1}+X_{i-1}-2X_i)|}{|a_i\times v_{i-1,i}+(1-a_i)\times v_{i,i+1}|}}$${\alpha }_i=\frac{A_{i+1}}{A_{i-1}+A_{i+1}}$A_i＝|V_i，i+1×V_i‑1，i|$V_{i-1,i}=\frac{X_i-X_{i-1}}{|X_i-X_{i-1}|}$$V_{i,i+1}=\frac{X_{i+1}-X_i}{|X_{i+1}-X_i|}$其中，X_i‑1、X_i和X_i+1分别表示编号为i‑1、i和i+1的向量；||表示取向量的模的计算；(d)输出上述计算得到的整体平滑度和理想加工时间指标，并在无需实际加工的情况下，完成对三轴刀具轨迹质量的整体评估过程。