数控系统用极坐标插补极值区域平滑处理方法
【专利摘要】本发明涉及一种数控【技术领域】中的控制XZ线性轴和旋转C轴的数控系统及控制方法。数控系统所控制车削中心由两个线性轴(X,Z)必须相互垂直。回转轴(C)必须和线性轴Z平行(围绕Z旋转)。线性轴X和回转轴C相交。对于端面加工笛卡尔平面的XY路径进行F进给速度的编程，数控系统转换为X轴和C轴进行插补运动。数控系统针对笛卡尔平面中的接近极点(X=0、Y=0)的极值区域，进行XY路径的加减速控制，防止C轴的超差，实现平滑的极坐标插补极值区域处理。
【专利说明】数控系统用极坐标插补极值区域平滑处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种数控【技术领域】中的控制XZ线性轴和旋转C轴的数控系统及控制方法，具体地说是一种数控系统用极坐标插补极值区域平滑处理方法。
【背景技术】
[0002]在车削中心对部件进行端面铣削加工(无Y坐标轴)时，需要在机床的X、Z、C坐标系中，通过X、C两轴联动，形成虚拟的正交笛卡尔X、Y、Z坐标系，来完成通用的铣削加工数控程序的编制，保证编程方式与铣削加工编程方式一致，给用户编程带来方便，提高加工效率，同时丰富车削中心的功能。在正交笛卡尔轨迹平面中存在一个特殊点:x=0，Y=O点，也就是X进给轴与车削中心的交点称为“极点”。在极点附近，轨迹轴X，Y位置的较小变化通常会导致回转轴C位置的较大变化。因此不建议在极点的附件加工工件，因为在一些情况下，要求进给率迅速变化以防止回转轴过载，避免X0/Y0极点和刀具中心点位移相交。
[0003]针对极点附近C轴过载的问题，主要有两种处理方法。方法一是通过基于进给速度F和C轴最大速度设定禁止区域，在进给速度F不变的情况下通过禁止刀具中心点进入该区域来防止C轴的过载。这种方法存在的缺陷就是存在加工盲区，可能造成加工停顿。方法二是在基于进给速度F和C轴最大速度设定极值区域基础上，通过对进入极点区域内的路径进行降速处理，基于C轴最大速度进行进给速度约束。这种方法可以通过极值区域，但是直接降速导致刀具中心点轨迹平滑性差，同时基于进给速度F完成的极值区域划分无法满足实时路径变化，区域定位不准确。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的极值区域确定不准确和极值区域内刀具中心点路径处理不平滑的问题，本发明提供一种结合C轴约束系数α和过渡系数β的数控系统用极坐标插补极值区域平滑处理方法，实现极坐标插补区域内路径平滑插补。
[0005]本发明为实现上述目的所采用的技术方案是:一种数控系统用极坐标插补极值区域平滑处理方法，包括以下步骤:
[0006]步骤1:根据数控系统所控制的具体机床配置情况，得到工件坐标系中编程指令Xw、Yx信息和机床坐标系下轴XM、CM位置信息的转换关系，并通过指令解析确定工件坐标系参数；
[0007]步骤2:基于进给率F，完成对刀具中心点路径的速度和路径规划，得到每个周期的Xw、Yw的插补位置信息；
[0008]步骤3:通过Xw、Yw的插补位置信息，计算出每个插补周期的插补路径长度Li以及每个路径段与极点的距离r ；
[0009]步骤4:根据C轴速度约束条件对进给速度F进行实时调整，然后计算目标插补
占.[0010]步骤5:将基于进给速度F实时调整后得到的轨迹队列(Xw、Yw)，转换为机床轴运动信息(XM、CM)，经过样条平滑后驱动机床运动。
[0011]所述工件坐标系参数包括工件坐标系下刀具中心点的路径信息和编程进给速度，起始点和终点位置信息，C轴最大速度Vcmax，约束系数α以及过渡系数β。
[0012]所述转换关系如下:
[0013][0014]
【权利要求】
1.一种数控系统用极坐标插补极值区域平滑处理方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤1:根据数控系统所控制的具体机床配置情况，得到工件坐标系中编程指令Xw、Yx信息和机床坐标系下轴XM、CM位置信息的转换关系，并通过指令解析确定工件坐标系参数； 步骤2:基于进给率F，完成对刀具中心点路径的速度和路径规划，得到每个周期的Xw、Yw的插补位置信息； 步骤3:通过Xw、Yw的插补位置信息，计算出每个插补周期的插补路径长度Li以及每个路径段与极点的距离r; 步骤4:根据C轴速度约束条件对进给速度F进行实时调整，然后计算目标插补点；步骤5:将基于进给速度F实时调整后得到的轨迹队列(Xw、Yw)，转换为机床轴运动信息(XM、CM)，经过样条平滑后驱动机床运动。
2.根据权利要求1所述的一种数控系统用极坐标插补极值区域平滑处理方法，其特征在于:所述工件坐标系参数包括工件坐标系下刀具中心点的路径信息和编程进给速度，起始点和终点位置信息，C轴最大速度Vcmax，约束系数α以及过渡系数β。
3.根据权利要求1所述的一种数控系统用极坐标插补极值区域平滑处理方法，其特征在于:所述转换关系如下:
4.根据权利要求1所述的一种数控系统用极坐标插补极值区域平滑处理方法，其特征在于:所述每个插补周期的插补路径长度Li为:
5.根据权利要求1所述的一种数控系统用极坐标插补极值区域平滑处理方法，其特征在于:所述每个插补周期的每个路径段与极点的距离r为:
6.根据权利要求1所述的一种数控系统用极坐标插补极值区域平滑处理方法，其特征在于:所述对进给速度F进行实时调整步骤包括: 如果所处理的第i段路径中
【文档编号】G05B19/41GK103809519SQ201210448103
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月9日 优先权日:2012年11月9日
【发明者】王品, 郑飂默, 刘峰, 韩文业, 武南 申请人:沈阳高精数控技术有限公司