一种面向微小线段高效加工的速度前瞻预处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种面向微小线段高效加工的速度前瞻预处理方法，通过动态自适应选择前瞻预处理段数，对各前瞻段切削速度进行优化预处理，以保证进给速度的高速，平滑衔接；速度前瞻预处理方法包含前瞻段自适应选择和最优衔接速度预计算两个步骤，数控系统根据加工轨迹变化趋势，判断拐点位置，从而自适应选择前瞻预处理段，根据前瞻段的轨迹变化趋势，先粗估计各前瞻段的末速度，再根据各前瞻段的指令速度、段末速度粗估计值、加速度及段长约束，精确规划各前瞻段的最优衔接速度；本发明提供的速度前瞻预处理方法计算速度快，能够实现进给速度的高速、平滑衔接，从而满足高速数控装备的速度控制要求。
【专利说明】一种面向微小线段高效加工的速度前瞻预处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于数控【技术领域】，涉及数控系统的速度控制技术，特别涉及一种面向微 小线段高效加工的速度前瞻预处理方法。
【背景技术】
[0002] 复杂型面加工往往由CAM软件生成微小直线段来逼近，其长度大多不超过1_(最 小0. 1mm)，总程序量多达几万甚至几十万个程序段，进给速度高达60m/min，加速度高达 9. 18-2*9. 18m/s2。速度前瞻预处理的目标是保证微小线段之间加工速度高速、平滑衔接， 以提高数控系统的加工效率、零件加工精度。研究适合微小线段高效加工的速度前瞻预处 理方法，对于提高数控系统的整体性能具有十分重要的意义。
[0003] 目前，不少学者对高速加工的速度优化与平滑运动控制进行了研究。现有的一些 小线段加工速度控制方法，大多采用读取固定段数的加工段，通过曲线拟合并求二阶导数， 然后再对高曲率点处的速度进行优化，这些方法计算量较大，同时固定段数很难适应复杂 轨迹的高速平稳加工要求。
【发明内容】
[0004] 为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种面向微小线段高效加 工的速度前瞻预处理方法，对各加工段最优衔接速度进行预计算，以保证微小线段之间加 工速度的高速、平滑衔接。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0006] -种面向微小线段高效加工的速度前瞻预处理方法，数控系统利用加工轨迹趋势 自适应选择前瞻预读段，根据前瞻预读段的轨迹变化趋势粗估计各前瞻预读段的末速度， 再利用各前瞻预读段的速度、加速度及段长约束，精确规划各前瞻预读段的最优衔接速度， 从而使高速数控加工进给速度高速、平滑衔接。
[0007] 所述自适应选择前瞻预读段包括：
[0008] 1)拐点判断及拐点速度计算
[0009] 条件1 :加工段1 (i-1)和1 (i)的转接点Pi的单位方向矢量间夹角
【权利要求】
1. 一种面向微小线段高效加工的速度前瞻预处理方法，其特征在于，数控系统利用加 工轨迹趋势自适应选择前瞻预读段，根据前瞻预读段的轨迹变化趋势粗估计各前瞻预读段 的末速度，再利用各前瞻预读段的速度、加速度及段长约束，精确规划各前瞻预读段的最优 衔接速度，从而使高速数控加工进给速度高速、平滑衔接。
2. 根据权利要求1所述面向微小线段高效加工的速度前瞻预处理方法，其特征在于， 所述自适应选择前瞻预读段包括： 1) 拐点判断及拐点速度计算 条件1 :加工段I (i-1)和1⑴的转接点Pi的单位方向矢量间夹角; 条件2 :指令速度在转接点Pi处的各轴分速度大于各轴最大允许速度，或者转接点处 加速度大于最大允许加速度； 若加工段I (i-1)和I (i)的转接点Pi满足条件1或条件2时，该转接点Pi为第k个拐 点，拐点位置Nk等于i ;条件1下Pi拐点速度为0,条件2下Pi拐点速度为相邻段转接处最 大允许速度vMax, H ; 2) 前瞻预读段选取 以加工段l(i)中各拐点为界来自适应分割加工轨迹，将相邻两拐点间所有加工段 l(j)作为一个整体进行前瞻预处理，即l(j)为前瞻预读段，并将相邻拐点间加工段段数 (H)作为前瞻预读段数，其中i = 1，2,…，N，j = Nh+1，U2,…，Nk，k为拐点序号， Nk为转接点集合中拐点所在位置。
3. 根据权利要求2所述面向微小线段高效加工的速度前瞻预处理方法，其特征在于， 所述各前瞻预读段的末速度粗估计为：
其中，ve，j为前瞻预读段I (j)的末速度粗估计值，j = Nh+1，1+2,…，Nk，为前瞻 预读段首段I (Nh+1)的初速度，为I (Nk)和I (Nk+1)段的拐点速度，L为前瞻预读段 I (j)的段长，j = Nh+1, U2,…，Nk，a^P ￡18分别为加速过程和减速过程的加速度，Vraiaju为前瞻预读段I (j)的段末最大允许速度，j = Ng+1，Ng+2,…，Nk。
4. 根据权利要求2或3所述面向微小线段高效加工的速度前瞻预处理方法，其特征在 于，所述各前瞻预读段的最优末速度精确规划过程如下： 根据各前瞻预读段I (j)的末速度粗估计值Vq.，精确计算获得的前瞻预读段最优衔接 速度v^为：
其中」_=队_1+1，队_1+1，"％队，11!^表示前瞻预读段1〇)的段长为1」，起点速度为 <_M，加速目标速度为匕的加速过程的极限末速度。
【文档编号】G05B19/416GK104331025SQ201410605191
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】曹建福, 汪霖, 张继旸 申请人:西安交通大学