机床运动性能驱动的五轴加工刀具姿态光顺插值

作     者：刘其广 徐金亭 徐飞飞 金鑫 LIU Qiguang;XU Jinting;XU Feifei;JIN Xin

作者机构：北京航空材料研究院股份有限公司北京100095 大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024 

出 版 物：《机床与液压》 (Machine Tool & Hydraulics)

年 卷 期：2024年第52卷第13期

页      面：22-26页

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52375484,51975097) 国家重点研发计划资助项目(2020YFA0713702) 

主　　题：五轴加工 刀具姿态规划 运动性能 光顺插值 

摘      要：针对现有五轴数控加工刀具姿态定位光顺性差、易引发刀具姿态剧烈变化等问题,提出一种机床运动性能驱动的刀具姿态光顺插值方法。在加工路径关键区域内指定无碰撞干涉的关键刀轴,并反解出关键刀轴所对应的机床旋转轴坐标;采用连续B样条曲线表示旋转轴的坐标变化,并推导其各阶运动学特性的线性表达式;建立以机床旋转轴运动的跃度(即加加速度)平方和最小为目标的优化目标函数,给出关键刀轴约束下的旋转轴最优坐标求解方法,实现沿加工路径的刀具姿态光顺插值。算例表明:所提方法能够在机床旋转轴各阶运动特性约束下,有效提升五轴数控加工的平稳性。