CN114326598A - 一种圆弧柔性插补算法及其雕刻机上的应用 - Google Patents

Abstract

一种圆弧柔性插补算法及其雕刻机上的应用，属于雕刻机床控制技术领域。对于加工路径连接加加速度的计算，本发明考虑两个问题：一个是机床本身决定的伺服能力；另一个是相邻两段圆弧路径之间的夹角。相对于连接加加速度不发生改变的圆弧型插补算法，我们的连接加加速度是按照夹角计算，尤其在夹角较大时，设置较大的连接加加速度，可以很大程度上避免柔性冲击。一方面因为连接点处的加加速度不必固定，因此减少了柔性冲击；另一方面因为连接点处的加加速度不必固定，减少了机床的震荡，因此刀具削出的路径就比较均匀，因此提高了加工品质。

Description

一种圆弧柔性插补算法及其雕刻机上的应用

技术领域

本发明属于雕刻机床控制技术领域，具体涉及一种圆弧柔性插补算法及其雕刻机上的应用。

背景技术

雕刻机床控制技术领域中，圆弧柔性插补算法有诸多优点，由于该算法实现较为简单、加工效率高，因此在控制领域中得到了广泛应用。但是，目前已有的操作程序缺少柔性的连接，即整个加工路径上加加速度(加速度对时间的导数)最大值都是固定的；而最大加加速度反映的是***的柔性，当取值大则冲击大，取值小则冲击小。这样就会在复杂刀具路径进行插补时，导致如下的问题：首先，若连接加加速度设置不合理，就会对机床造成冲击，整个驱动***出现噪声和震动，导致加工质量差；其次，刀具路径是由大量微段构成，若连接加加速度设置不合理，就会使得加工速率低下。因此合理的设置一个连接加加速度就是一个迫切解决的问题。

发明内容

针对现有技术中缺少柔性圆弧型插补算法这一不足，本发明的目的是提供一种圆弧柔性插补算法及其雕刻机上的应用，本发明对不同刀具路径设置不同的加加速度最大值，以实现对机床的柔性控制。

对于加工路径连接加加速度的计算，本发明考虑涉及到两个问题，一个是有机床自身性能决定的伺服能力；另一个是相连两段路径之间的夹角。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

若两段路径间的夹角(两路径间的夹角是指：加工路径在交点处的切线之间的夹角。如图2，刀具在加工路径1上的行径方向是由E至A进行，在加工路径2的行径方向是由A向F运行，那么夹角就是加工路径1在A点做的切线与加工路径2在A点做的切线之间的夹角)大于

本发明设定连接加加速度必须为β₀。

若两段路径间的夹角在C₀与C₁之间，本发明利用它们之间的夹角计算相应的加加速度，此时加加速度并不为最小，且夹角越大，加加速度越大。

若两条加工路径间的夹角小于C₀，且大于0，则本发明设定连接加加速度必须为β₀。

若两条加工路径间的夹角大于C₁，且小于

则本发明设定连接加加速度必须为β₁。

相对于整个加工路径上的加速度和加加速度最大值都是固定的圆弧型算法，本发明的连接加加速度不必每次就是固定的，而是按照夹角计算。这在两方面提高了加工质量。第一，因为连接点处的加加速度不必固定，因此减少了柔性冲击。第二，因为连接点处的加加速度不必固定，减少了机床的震荡，因此刀具削出的路径就比较均匀，因此提高了加工品质。

本发明的有益效果：

从实际的应用来看，对于一般的加工路径，加加速度连接的应用可以改善加工品质；没有应用加加速度连接算法以前，在激光雕刻中，由于加加速度是恒定的，所以就会引起机床的震荡，即柔性冲击，而严重影响了加工品质。加加速度连接算法的应用有效的改善了这种缺陷。

附图说明

图1是本发明的加工路径示意图；

图2是本发明所述的连接加加速度的示意图；

图3是本发明所述的连接加加速度的分段设置曲线。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，本发明所述的加工路径由多段圆弧构成。

如图1所示，对于多段圆弧构成的加工路径，最有可能发生柔性冲击的就在多段圆弧的连接处，因此就单独分析连接处的速度路径，如图2所示。

如图2所示，为本发明所述的相邻两段速度路径的夹角。若夹角较小，则设置较小的加加速度值，在减少***柔性冲击的同时，把速度降至指定的速度；若夹角较大，则设置较大的加加速度值，在减少***柔性冲击的同时，让减速时间降低，达到高速的加工要求。

具体加加速度的分段设置曲线如图3所示：A为加工路径1(由E到A，加工路径1中A点的切线为AD)与加工路径2(由A到F，加工路径2中A点的切线为AB)的连接点，那么两段速度路径的夹角就是C。具体的设置过程如下：

1、对于相邻两段速度路径的夹角C，以45°为基准线进行加加速度限制参数：其一，在0与

之间取一个角度C₀，对应的加加速度为β₀；其二，在

与

之间取一个角度C₁，对应的加加速度为β₁；其三，β₀小于β₁。

2、

3、β＝β₀(0≤C＜C₀)；

4、

5、若两条加工路径间的夹角C在C₀与C₁之间，对应的加加速度设为β。根据直线的点斜式，需要知道直线的斜率K为

β＝β₁-K(C₁-C) (C₀＜C≤C₁)

其中：加加速度β限制参数的设置C₀、β₀、C₁、β₁是常数，用户可以通过设置限制参数的大小确定连接加加速度的大小，但是限制参数的设置必须满足雕刻机床的伺服能力。最终得到如下关系式：

该圆弧柔性插补算法可以在雕刻机上得到应用。

Claims (2)

1.一种圆弧柔性高速插补算法，其步骤如下：

(1)对于相邻两段速度路径的夹角C，以45°为基准线进行加加速度限制参数；其一，在0与

之间取一个角度C₀，对应的加加速度为β₀；其二，在

与

之间取一个角度C₁，对应的加加速度为β₁；其三，β₀小于β₁；

(2)

(3)β＝β₀(0≤C＜C₀)；

(4)

(5)若两条加工路径间的夹角C在C₀与C₁之间，对应的加加速度设为β，根据直线的点斜式，需要知道直线的斜率K为：

β＝β₁-K(C₁-C)(C₀＜C≤C₁)。

其中：加加速度β限制参数的设置C₀、β₀、C₁、β₁、是常数，用户可以通过设置限制参数的大小确定连接加加速度的大小，但是限制参数的设置必须满足雕刻机床的伺服能力。

2.权利要求1所述的一种圆弧柔性高速插补算法在雕刻机中的应用以实现对机床的柔性控制。

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