具有刀具长度补偿功能的五轴样条插补器

摘要

具有刀具长度补偿功能的五轴样条插补器涉及样条技术在五轴数控机床及其数控系统中的具体应用，以解决现行技术普遍采用的刀具轨迹曲线被离散成直线段的“以直代曲”逼近加工模式存在的精度问题。本发明的语法词法分析模块负责读取数控程序、语法词法检查、存储控制点坐标等数据信息；刀具长度补偿模块负责计算刀具长度改变后新的控制点坐标、更新存储的控制点坐标数据；加减速处理模块负责按照梯形规律完成插补过程的加速、减速控制；刀位生成模块负责计算每个插补周期刀心点的坐标和刀轴单位矢量；刀位后处理模块根据不同的机床结构形式将实时生成的刀位数据转换为五个伺服电机的运动控制指令。

主权项

1.具有刀具长度补偿功能的五轴样条插补器，它由以下五个功能模块组成：语法词法分析模块(1)、刀具长度补偿模块(2)、加减速处理模块(3)、刀位生成模块(4)以及刀位后处理模块(5)；其技术特征在于：语法词法分析模块(1)，读取含有五轴样条指令的数控加工程序、语法检查、词法检查、存储布尔变量TLC、控制点坐标、长度补偿值、节点矢量、样条阶次以及切削进给速度F的数据信息；刀具长度补偿模块(2)，如果语法词法分析模块(1)中的布尔变量TLC＝TRUE则按照以下过程进行刀具长度补偿：将语法词法分析模块(1)中寄存器H存储的刀具长度值或者长度补偿值、形成刀心点样条和方位样条的所有控制点坐标的数据信息经数学计算后得出补偿后新的控制点坐标、更新语法词法分析模块(1)中原来存储的控制点坐标数据；加减速处理模块(3)，采用梯形加减速控制规律、根据用户事先设定的加速度值a和插补周期T_s应用数值分析方法预测出减速点的参数值u_d和减速时插补周期个数k_d，将u_d和k_d写入语法词法分析模块(1)的数据区；进给速度V关于刀位点参数u对应的插补周期序号k的函数关系：刀位生成模块(4)，结合加速度a、切削进给速度、插补周期T_s、长度补偿后的控制点坐标、样条阶次、节点矢量，利用一阶泰勒方法将刀心点样条C₀(u)展开后得出下一个插补周期刀位点参数值u_k+1与当前插补周期刀位点参数值u_k的递推表达式进而得出插补后的刀心点坐标C₀(u_k+1)和刀轴上一点的坐标C₁(u_k+1)，计算刀轴方位矢量并进行单位化刀位后处理模块(5)，结合刀位生成模块(4)得到的刀心点坐标C₀(u_k+1)和刀轴方位单位矢量T_k+1，将刀轴方位单位矢量T_k+1转化为五轴数控机床的两个转动坐标、利用克莱姆法则解出五轴数控机床的三个平动坐标。