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CN108319229B - 一种数控加工的小直线段进给速度控制方法 - Google Patents

一种数控加工的小直线段进给速度控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种数控加工的小直线段进给速度控制方法，对小于数控系统最小插补周期的插补距离，且存在较大方向余弦夹角变化的小直线段进行进给速度约束和重新规划。本发明可在后置处理过程就结合数控系统插补参数进行进给速度优化，减小数控后置处理程序在实际机床上因小直线段的频繁速度变化带来的进给迟滞或运动过程坐标轴超速等原因带来的零件加工质量缺陷。

Description

一种数控加工的小直线段进给速度控制方法
技术领域
本发明涉及数控加工工艺，特别是基于后置处理过程的小直线段进给速度控制方法。
背景技术
对于数控机床及系统来说，进给速度的平滑性是除跟踪精度以外的另一个关键问题，这是因为它在提高加工曲面质量方面具有重要的作用。在加工由大量短小直线段(G01代码)组成的空间曲面时，经常会出现进给速度的波动。这会使切削刀具的负载发生波动，增加加工时间并导致表面加工质量降低。其主要原因是计算机辅助制造(CAM)软件算法带来的直线段长度的不均匀性。传统的数控机床及系统控制器采用基于二级插补与固定插补周期的时间分割法来插补直线段。在给定的直线段长度不等于期望进给速度的整数倍时，就会出现零头距离问题，从而插补该直线所需要的周期数目就需要取整，取整会带来进给速度波动并降低加工质量。对于包含许多长度不均匀的直线段的NC代码程序来说，会导致频繁的进给速度波动。
另外，由于CNC中计算速度的限制，插补周期T必须大于等于数控机床及体统完成一次插补所需的最小周期。在出现这种下限情况时，进给速度波动只能被动地减少到一个较低的水平。
发明内容
本发明提供一种控制平滑、规划合理的短小直线段进给速度控制方法。
本发明提出了一种数控加工的小直线段进给速度控制方法，包括以下步骤:
步骤1 :获取或设定待后置处理的数控机床及系统的插补周期Tc和许用的棱边临界角度δ；
步骤2: 根据数控程序中的预期进给速度F和插补周期Tc计算得到机床插补周期内的最大插补距离ΔS=F×Tc；
步骤3: 根据数控程序得到的直线段长度L和相邻直线段的方向余弦夹角θ进行判断：如果θ≤δ或者L≥ΔS均不需进行速度控制优化，如果θ > δ且L < ΔS，则确认该直线段为需进行速度控制的小直线段，进入步骤4；
步骤4: 根据最大插补距离ΔS和小直线段长度L，计算得到该段长度为L的小直线段所需的插补次数N=Ceiling(L÷ΔS)，（Ceiling为向上取整函数），则计算得到重新计算后的进给速度Fo=L÷(N×Tc)。
本发明相比以往技术具有如下积极效果：
本发明创新地提出了一种基于后置处理的小直线段进给速度控制方法，可减少数控机床在小直线段加工过程中产生的速度迟滞、超速等异常现象，可有效提升小直线段程序加工中的质量和运行效率。
本发明所述方法在后置处理过程能提前进行速度规划，降低了数控机床及系统在数控程序执行过程的速度规划计算难度，使得经本方法优化后的数控程序进给速度与机床实际运行速度更接近，更能反映数控程序的实际加工状态。
本发明可对小于数控系统最小插补周期的插补距离，且存在较大方向余弦夹角变化的小直线段进行进给速度约束和重新规划；可在后置处理过程就结合数控系统插补参数进行进给速度优化，减小数控后置处理程序在实际机床上因小直线段的频繁速度变化带来的进给迟滞或运动过程坐标轴超速等原因带来的零件加工质量缺陷。
附图说明
附图1是数控程序中相邻直线段示意图。
附图2是应用本发明所优化得到的进给速度示意图。
具体实施方式
下面结合附图1和附图2以某型数控机床后置处理实例进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
步骤1 :获取插或设置补周期Tc和许用的棱边临界角度δ
Tc=0.002秒=0.002*（1/60）分钟=0.000033分钟，
系统许用的棱边临界角度δ设置为36°
步骤2: 计算该机床插补周期内的最大插补距离ΔS=F×Tc。
程序中的进给速度F为8000毫米/分钟，由此可得：
ΔS=F×Tc=8000*0.000033333=0.266667 毫米
步骤3: 分别计算相邻直线段长度L及其方向余弦夹角θ，并判断是否是小直线段。
相邻直线段的分布示意图见图1，相邻两直线段的长度和方向余弦夹角分别为：
L1=0.213 < ΔS，θ1=45°< δ
L2=0.154 < ΔS，θ2=48°< δ
由此可判断，两个直线段均为小直线段，需进行进给速度重新规划。
步骤4:计算插补次数N和优化后的Fo。
N1=Ceiling(L÷ΔS)= Ceiling(0.79874)=1
N2=Ceiling(L÷ΔS)= Ceiling(0.95249)=1
则两小直线段优化后的进给速度分别为：
Fo1=L1÷(N1×Tc)= 0.213÷(1×0.000033333)=6390 毫米/分钟
Fo2=L2÷(N2×Tc)= 0.154÷(1×0.000033333)=4620 毫米/分钟
如图2所示。

Claims (1)

1.一种数控加工的小直线段进给速度控制方法，包括以下步骤:
步骤1 :获取或设定待后置处理的数控机床及系统的插补周期Tc和许用的棱边临界角度δ；
步骤2: 根据数控程序中的预期进给速度F和插补周期Tc计算得到机床插补周期内的最大插补距离ΔS=F×Tc；
步骤3: 根据数控程序得到的直线段长度L和相邻直线段的方向余弦夹角θ进行判断：如果θ≤δ或者L≥ΔS均不需进行速度控制优化；如果θ > δ且L < ΔS，则确认该直线段为需进行速度控制的小直线段，进入步骤4；
步骤4: 根据最大插补距离ΔS和小直线段长度L，计算得到该段长度为L的小直线段所需的插补次数N=Ceiling(L÷ΔS)，则进给速度Fo按Fo=L÷(N×Tc)进行控制，其中：Ceiling为向上取整函数。
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