专利名称：数控机床加工轨迹控制方法
技术领域：
本发明涉及数控机床控制领域，特别涉及数控机床调节加工效果的控制方法领域，具体的为一种数控机床加工轨迹控制方法。
背景技术：
现代工艺对数控机床加工效果的要求逐步提高，尤其是对自由曲面的光洁度要求。数控机床控制系统中仅有直线和圆弧两种工件加工方式，需要加工自由曲面一般通过专用CAM软件生成加工文件，使用连续短直线段拟合而成，光洁度取决于生成加工文件时的精度。针对实际的高光洁度要求，通用的解决方法是提高所生成的加工文件的精度。该方法导致生成的加工文件数据急剧增加，若需要将一般的精度为0. 2丝的加工文件提高到精度为0. 1丝，则加工文件的长度是原来的一倍。且加工文件的长度增加，数控机床系统的数据处理量也随之增加，对系统软硬件要求增高，数控机床的成本也相应增高。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种在无需加长加工文件的情况下，提高自由曲面加工的光洁度，从而避免数控机床数据处理量的增加，降低数控机床成本，并达到自由曲面高光洁度加工要求，步骤简单，应用简便的数控机床加工轨迹控制方法。为了实现上述的目的，本发明的数控机床加工轨迹控制方法包括以下步骤(1)根据加工计划确定需要进行平滑处理的位置数N ；(2)初始化N个位移量存储单元，将各位移量存储单元编号为0至N-1，并指定当次位移量存储单元的编号；(3)根据加工计划计算当次运动计划位移量；(4)将所述的当次运动计划位移量存入当次位移量存储单元；(5)将N个位移量存储单元的平均值作为当次运动实际位移量；(6)重新设定当次位移量存储单元的编号；(7)判断加工计划是否执行完毕，若是，则进入步骤(8)，若否，则返回步骤(3)；(8)判断是否存在残留位移，若是，则进入步骤(9)，若否，则进入步骤(10)；(9)将当次运动的位移量设定为0，并返回步骤；(10)结束本方法。该数控机床加工件控制方法中，所述的加工计划为加工路径文件，所述的步骤(7) 中判断加工计划是否执行完毕，具体是指加工路径文件是否结束。所述的需要进行平滑处理的位置数N为加工路径文件的精度所对应的脉冲个数的一半。该数控机床加工件控制方法中，所述的步骤(6)具体是指设定当次位移量存储单元编号加1，若加1后为N，则将当次位移量存储单元编号设定为0。该数控机床加工件控制方法中，所述的步骤(8)中判断是否存在残留位移，具体是指将各位移量存储单元中的数据与初始值比较，判断是否存在残留位移，若各位移量存储单元均为0，则不存在残留位移，反之，则存在残留位移。采用了本发明的数控机床加工轨迹控制方法，其通过确定需要进行平滑处理的位置数N;初始化N个位移量存储单元，并将加工计划中当次运动计划位移量存入当次位移量存储单元；将N个位移量存储单元的平均值作为当次运动实际位移量；循环该过程以完成加工。利用该方法，加工计划中单次运动的位移被分散到N次运动中实现，从而使相近的数次运动之间的位移变化量减小，所加工的自由曲面的拟合度更好，加工表面的光洁度更高， 因此该方法可以在无需加长加工文件的情况下，提高自由曲面加工的光洁度，避免数控机床数据处理量的增加，降低相同应用需求情况下的数控机床成本。本发明的数控机床加工轨迹控制方法步骤简单，应用简便，且应用范围较为广泛。
图1为本发明的数控机床加工轨迹控制方法的步骤流程图。图2为应用本发明的数控机床加工轨迹控制方法进行自由曲面加工的拟合效果图。
具体实施例方式为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。请参阅图1所示，为本发明的数控机床加工轨迹控制方法的步骤流程图。在本发明的一种实施方式中，该数控机床加工轨迹控制方法包括以下步骤(1)根据加工计划确定需要进行平滑处理的位置数N ；(2)初始化N个位移量存储单元，将各位移量存储单元编号为0至N-1，并指定当次位移量存储单元的编号；(3)根据加工计划计算当次运动计划位移量；(4)将所述的当次运动计划位移量存入当次位移量存储单元；(5)将N个位移量存储单元的平均值作为当次运动实际位移量；(6)重新设定当次位移量存储单元的编号；(7)判断加工计划是否执行完毕，若是，则进入步骤(8)，若否，则返回步骤(3)；(8)判断是否存在残留位移，若是，则进入步骤(9)，若否，则进入步骤(10)；(9)将当次运动的位移量设定为0，并返回步骤；(10)结束本方法。在一种较优选的实施方式中，所述的加工计划为加工路径文件，所述的步骤(7) 中判断加工计划是否执行完毕，具体是指加工路径文件是否结束。在进一步优选的实施方式中，所述的需要进行平滑处理的位置数N为加工路径文件的精度为加工路径文件的精度所对应的脉冲个数的一半。一般而言N越大，表面越光滑。 但N过大，平滑范围也会过大，会导致计算量增加，消除了文件原本的细节，降低加工精度。在一种优选的实施方式中，所述的步骤(6)具体是指设定当次位移量存储单元编号加1，若加1后为N，则将当次位移量存储单元编号设定为0。在另一种优选的实施方式中，所述的步骤(8)中判断是否存在残留位移，具体是指将各位移量存储单元中的数据与初始值比较，判断是否存在残留位移，若各位移量存储单元均与初始值相等，均为0，则不存在残留位移，反之，则存在残留位移。在本发明的应用中，假设需要拟合如图2所示的虚线框中的自由曲线，由CAM软件生成的路径为从坐标点(0,0)到坐标点(10，0)，再到坐标点(20，10)，其中坐标点(10,0) 为拟合点。需要进行平滑处理的位置数为4。分别使用10和14段插补，每段实际长度为 1。整个加工过程包括以下步骤1)初始化4个位移为0的运动，初始化4个位移量存储单元，设定当次位移量存储单元的编号为0;2)插补第一段运动位移为(1，0)，将(1，0)存入编号为0的当次位移量存储单元， 以该位移量的1/4作为当次实际位移量，因此经平滑后的实际位移为(0.25，0)；3)重复步骤幻，继续插补，平滑，此时计算出的位移均在第一条直线上，下一段位移量的存储单元依顺序在编号0 3中循环。4)当第二条直线的第一段运动的计划位移量(0. 7,0. 7)被保存入当次位移量存储单元2时，机床实际运动到了坐标点(8.5，0)处。平滑处理后的当次实际位移量为 (0. 925，0· 175)，其计算方法为X = (1+1+1+0. 7)+4 = 0. 925，Y = (0+0+0+0.7)+4 = 0.175。5)第二条直线的第二段运动位移为(0.7，0.7)，平滑处理后的当次实际位移量实际位移为(0. 85，0. 35)，其计算方法为X = (1+1+0. 7+0. 7) +4 = 0. 85Y = (0+0+0. 7+0. 7) +4 = 0. 35。6)重复上述步骤，直至加工完成。从图2中可以看出，该运动点的坐标的变化为X从0增长到8. 5，Y始终为0，之后依次经过点(9.425,0.175)、(10. 275，0. 525)、(11. 05，1. 05)，之后的点全部在第二条直线上。经过利用本发明的方法平滑处理后，实际的加工曲线没有经过坐标点(10，0)，但实际路径与该坐标点的最短距离小于给定精度，与期望自由曲线的最短距离也小于与拟合点的最短路径。从图2的放大后效果图上可以直观地看出，相比较于原始文件，应用本发明的方法的加工路径的连续性更好，更光滑，且误差有限，一般小于0. 3。而一次插补出的结果的长度即为1，拟合后的精度较高。采用了本发明的数控机床加工轨迹控制方法，其通过确定需要进行平滑处理的位置数N;初始化N个位移量存储单元，并将加工计划中当次运动计划位移量存入当次位移量存储单元；将N个位移量存储单元的平均值作为当次运动实际位移量；循环该过程以完成加工。利用该方法，加工计划中单次运动的位移被分散到N次运动中实现，从而使相近的数次运动之间的位移变化量减小，所加工的自由曲面的拟合度更好，加工表面的光洁度更高， 因此该方法可以在无需加长加工文件的情况下，提高自由曲面加工的光洁度，避免数控机床数据处理量的增加，降低相同应用需求情况下的数控机床成本。本发明的数控机床加工轨迹控制方法步骤简单，应用简便，且应用范围较为广泛。在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
权利要求
1.一种数控机床加工轨迹控制方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤(1)根据加工计划确定需要进行平滑处理的位置数N；(2)初始化N个位移量存储单元，将各位移量存储单元编号为0至N-1，并指定当次位移量存储单元的编号；(3)根据加工计划计算当次运动计划位移量；(4)将所述的当次运动计划位移量存入当次位移量存储单元；(5)将N个位移量存储单元的平均值作为当次运动实际位移量；(6)重新设定当次位移量存储单元的编号；(7)判断加工计划是否执行完毕，若是，则进入步骤(8)，若否，则返回步骤(3)；(8)判断是否存在残留位移，若是，则进入步骤(9)，若否，则进入步骤(10)；(9)将当次运动的位移量设定为0，并返回步骤；(10)结束本方法。
2.根据权利要求1所述的数控机床加工件控制方法，其特征在于，所述的加工计划为加工路径文件，所述的步骤(7)中判断加工计划是否执行完毕，具体是指加工路径文件是否结束。
3.根据权利要求2所述的数控机床加工件控制方法，其特征在于，所述的需要进行平滑处理的位置数N为加工路径文件的精度所对应的脉冲个数的一半。
4.根据权利要求1所述的数控机床加工件控制方法，其特征在于，所述的步骤(6)具体是指设定当次位移量存储单元编号加1，若加1后为N，则将当次位移量存储单元编号设定为0。
5.根据权利要求1所述的数控机床加工件控制方法，其特征在于，所述的步骤(8)中判断是否存在残留位移，具体是指将各位移量存储单元中的数据与初始值比较，判断是否存在残留位移，若各位移量存储单元均为0，则不存在残留位移，反之，则存在残留位移。
全文摘要
本发明涉及一种数控机床加工轨迹控制方法，该方法包括以下步骤确定需要进行平滑处理的位置数N；初始化N个位移量存储单元，并将加工计划中当次运动计划位移量存入当次位移量存储单元；将N个位移量存储单元的平均值作为当次运动实际位移量；循环该过程以完成加工。利用该方法，加工计划中单次运动的位移被分散到N次运动中实现，从而使相近的数次运动之间的位移变化量减小，所加工的自由曲面的拟合度更好，加工表面的光洁度更高，因此该方法可以在无需加长加工文件的情况下，提高自由曲面加工的光洁度，避免数控机床数据处理量的增加，降低相同应用需求情况下的数控机床成本。
文档编号G05B19/19GK102156439SQ20111004914
公开日2011年8月17日 申请日期2011年3月1日 优先权日2011年3月1日
发明者吴典, 方敏, 焦逸 申请人:上海奈凯电子科技有限公司, 上海维宏电子科技有限公司