專利名稱：一種五軸加工奇異區域的軌跡優化方法
技術領域：
本發明涉及一種數控技術領域中的五軸加工技術，具體的說是一種五軸加工奇異區域的軌跡優化方法。
背景技術：
五軸加工可以同時進行線性運動和旋轉運動，這種靈活的加工方式使得五軸加工與三軸加工相比，材料去除率更高，加工時間更短，而且可以處理更為復雜的工件。但是由于旋轉運動的影響，當刀具通過奇異點附近區域時，旋轉軸會產生不連續并且急速的轉動， 這不但使加工過程產生很大誤差，而且極易破壞工件，甚至損傷機床部件。因此，對奇異區域內的加工進行處理，對于提高加工精度和效率至關重要。現有的處理方法主要分為以下幾種一是通過多項式插補修改刀具路徑來避開奇異位置，但是插補算法復雜，計算上代價較大。二是尋求奇異點附近旋轉軸運動的最短路徑，從而降低轉角變化量，但該方法僅針對旋轉軸的運動做了優化，不適用于精加工。三是采用線性插值法控制過大非線性誤差，但這種方法容易導致奇異區域內的機床加速減速運動過于頻繁，加工速度大大降低。
發明內容
針對現有技術中存在的機床加速減速運動過于頻繁、不能兼顧加工精度和加工速度等不足之處，本發明要解決的技術問題是提供一種既能提高奇異區域內加工精度，又能保證加工速度不會降低過多的五軸加工奇異區域的軌跡優化方法。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是本發明五軸加工奇異區域的處理方法包括以下步驟建立AC雙轉臺五軸機床的運動學轉換關系，在反向運動學變化的同時對C軸轉角進行初次優化處理，得到刀軸數據并遍歷；在遍歷刀軸數據過程中，采用基于雅克比矩陣條件數的方法檢測奇異區域的邊界范圍；對奇異區域的邊界范圍內的奇異點及該奇異點附近C角進行二次優化處理，得到新的刀軸數據；對新的刀軸數據中相鄰兩行的C角變化仍然較大的子區間進行遞歸插值處理，得到最終的刀軸數據。 所述二次優化處理包括判斷是否有刀具經過奇異點，如果有刀具經過奇異點，則設奇異點前后兩點的C 值分別為Cl和C2 ；
權利要求
1.一種五軸加工奇異區域的處理方法，其特征在于包括以下步驟建立AC雙轉臺五軸機床的運動學轉換關系，在反向運動學變化的同時對C軸轉角進行初次優化處理，得到刀軸數據并遍歷；在遍歷刀軸數據過程中，采用基于雅克比矩陣條件數的方法檢測奇異區域的邊界范圍；對奇異區域的邊界范圍內的奇異點及該奇異點附近C角進行二次優化處理，得到新的刀軸數據；對新的刀軸數據中相鄰兩行的C角變化仍然較大的子區間進行遞歸插值處理，得到最終的刀軸數據。
2.按權利要求1所述的五軸加工奇異區域的處理方法，其特征在于所述二次優化處理包括判斷是否有刀具經過奇異點，如果有刀具經過奇異點，則設奇異點前后兩點的C值分別為Cl和C2 ； 令奇異點處的C值為
3.按權利要求2所述的五軸加工奇異區域的處理方法，其特征在于如果有刀具不經過奇異點，且奇異點前后兩點的C角變化超過90°，則通過傾斜刀軸，改變這兩點的C角取值，傾斜刀軸的方法為
全文摘要
本發明涉及一種五軸加工奇異區域的處理方法，包括以下步驟建立AC雙轉臺五軸機床的運動學轉換關系，在反向運動學變化的同時對C軸轉角進行初次優化處理，得到刀軸數據并遍歷；在遍歷刀軸數據過程中，采用基于雅克比矩陣條件數的方法檢測奇異區域的邊界范圍；對奇異區域的邊界范圍內的奇異點及該奇異點附近C角進行二次優化處理，得到新的刀軸數據；對新的刀軸數據中相鄰兩行的C角變化仍然較大的子區間進行遞歸插值處理，得到最終的刀軸數據。應用本發明方法能夠有效降低奇異區域內旋轉軸的速度突變，降低由此產生的過大非線性誤差，提高了加工精度，有效保護機床和工件部件。
文檔編號B23Q15/013GK102528554SQ20101058123
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月9日 優先權日2010年12月9日
發明者劉峰, 張鴻楠, 林滸, 王峰, 鄭飂默 申請人:中國科學院沈陽計算技術研究所有限公司, 沈陽高精數控技術有限公司