CN109991921A - 一种平顺b样条轨迹直接生成方法 - Google Patents

一种平顺b样条轨迹直接生成方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于刀具轨迹生成领域，并具体公开了一种平顺B样条轨迹直接生成方法，其采用等截面投影算法生成待加工对象的刀位点并进行分段及分组；采用三次Bezier曲线拟合同段每组刀位点获得三次Bezier曲线，对于拟合失败的组进入下一步；在刀位点组中增加刀位点并分为两组，判断每组相邻刀位点间的弦长是否均大于加工精度，若否，去除增加的刀位点进行三次Bezier曲线插值，若是，进入下一步；采用三次Bezier曲线拟合该组刀位点，若拟合成功，获得三次Bezier曲线，若否，执行上一步；将同段刀位点的各条三次Bezier曲线转换为B样条。本发明可获得平顺的B样条轨迹，可有效保证加工精度，提高加工效率和加工质量。

Description

一种平顺B样条轨迹直接生成方法
技术领域
本发明属于刀具轨迹生成领域，更具体地，涉及一种平顺B样条轨迹直接生成方法。
背景技术
模具是工业发展的重要基础性设备，被广泛地应用在发动机、电器、电子、仪表等产品中，且大量的零部件都需要设计成型才能够被应用。由于模具工件表面为复杂曲面、表面光洁度要求高等特殊性质，CAD/CAM技术在模具设计与加工中得到广泛应用。CAD/CAM技术不仅能加快模具的设计与加工过程，而且能缩短设计周期，降低劳动强度，提高制造造精度。
由CAM生成的刀具轨迹通常以小线段来表达，而小线段表示的轨迹在连接处仅G0连续，G1、G2不连续，在实际加工过程中会导致速度不平滑，从而引起机床震动，不仅会使刀具磨损的更快，而且还会影响零件表面的加工质量，并且设置的加工精度越高，得到的小线段越短，每个小线段长度在毫米级甚至更低，在实际加工中导致数控系统无法达到较高速度。因此，小线段表示的刀具轨迹很难满足数控高速高精度的加工需求。
实际加工中，通常会使用连续性更好的参数曲线对小线段表示的刀具轨迹进行拟合，但是对已生成的刀具轨迹进行拟合时缺乏工件几何信息，会出现精度丧失、特征点遗失等问题。有一些学者研究了从模型轮廓曲线直接偏移来生成NURBS(非均匀有理B样条，Non-Uniform Rational B-Splines)曲线的方法，但是曲线中控制顶点数目太多且大多阶次偏高，难以应用于刀具轨迹生成中。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种平顺B样条轨迹直接生成方法，其采用三次Bezier曲线对刀位点进行拟合，可以利用CAM中的工件几何信息在拟合过程中根据需要增加刀位点，最终获得平顺的B样条轨迹，可有效保证加工精度，提高加工效率和加工质量。
为实现上述目的，本发明提出了一种平顺B样条轨迹直接生成方法，其包括如下步骤：
S1采用等截面投影算法生成待加工对象的刀位点并进行分段，然后对每段刀位点进行分组；
S2采用三次Bezier曲线拟合同段中的每组刀位点，判断是否拟合成功，若是，则拟合获得该组刀位点的三次Bezier曲线，若否，则执行步骤S3；
S3在该组刀位点中增加刀位点数量并将其分为两组，判断每组中的相邻刀位点之间的弦长是否均大于预设的加工精度，若否，则去除增加的刀位点，然后分别对相邻刀位点进行三次Bezier曲线插值获得三次Bezier曲线，若是，则执行步骤S4；
S4采用三次Bezier曲线拟合该组刀位点，判断是否拟合成功，若是，则拟合获得该组刀位点的三次Bezier曲线，若否，则执行步骤S3，以此拟合出同段中各组刀位点的三次Bezier曲线；
S5将同一段刀位点中拟合获得的各条三次Bezier曲线转换为一条B样条以此直接生成平顺B样条轨迹。
作为进一步优选的，步骤S1中采用如下步骤对每段刀位点进行分组：
S11判断每段刀位点能否5点为一组，并保证每一组的最后一个点为下一组的第一个点，若不能，则转入步骤S12，若能，则转入步骤S13；
S12确定需增加的刀位点总数n，并将相邻刀位点之间的弦长按照从大到小排序，然后在弦长排序的前n个相邻刀位点之间增加一个刀位点，并转入步骤S13；
S13利用Renner算法计算所有刀位点的单位切向量。
作为进一步优选的，步骤S2中采用三次Bezier曲线对每组刀位点进行拟合具体为：
S21采用三次Bezier曲线在每组刀位点的第一个刀位点P1、第三个刀位点P3和第五个刀位点P5进行插值以得到一段三次Bezier曲线；
S22分别计算第二个刀位点P2、第三个刀位点P3和第四个刀位点P4到三次Bezier曲线的距离，判断三个距离是否均小于等于预设的加工精度，若是，则拟合成功，输出该三次Bezier曲线，若否，则拟合失败。
作为进一步优选的，步骤S21包括如下子步骤：
S211计算第三个刀位点P3的初始参数，并根据第三个刀位点P3的初始参数求得第一个刀位点P1的切向量模长L1和第五个刀位点P5的切向量模长L5；
S212根据L1、L5与预设的保型模长Lshape1、Lshape5的关系，判断插值是否成功，若是，则得到一段三次Bezier曲线，若否，则调整P1或P5的模长使其满足保型要求，然后得到一段三次Bezier曲线。
作为进一步优选的，步骤S212中根据L1、L5与预设的保型模长Lshape1、Lshape5的关系判断插值是否成功，具体为：
当L1<＝Lshape1且L5<＝Lshape5，则说明插值成功；
当L1>Lshape1且L5<＝Lshape5，或L1<＝Lshape1且L5>Lshape5，或当L1>Lshape1且L5>Lshape5，则说明插值失败。
作为进一步优选的，当L1>Lshape1且L5<＝Lshape5，或L1<＝Lshape1且L5>Lshape5时，通过调整P3的参数以调整P1或P5的模长，若新的模长仍不满足保型约束，则将P1与P5的模长直接置为保型约束下的模长；
作为进一步优选的，当L1>Lshape1且L5>Lshape5，则使P1与P5的模长直接赋值为保型约束下的模长。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
1.目前实际加工中，通常会使用连续性更好的参数曲线对小线段表示的刀具轨迹进行拟合，但是对生成以后的刀具轨迹进行拟合时缺乏工件几何信息，会出现精度丧失、特征点遗失等问题，而本发明实现在CAM中直接生成B样条轨迹，通过三次Bezier曲线对每组刀位点(其与工件几何信息相关)进行拟合，可以利用CAM中的工件几何信息根据拟合结果增加刀位点数量，进而保证获得的刀具轨迹具有较高的精度，有效解决精度丧失，特征点遗失等问题。
2.由CAM得到刀具轨迹大部分是小线段形式，其后处理得到的G代码通常是G01轨迹，虽然具有较高的精度，但是轨迹不具有平滑性，容易引起机床振动，降低零件加工精度和表面质量，而本发明直接生成的刀具轨迹为B样条轨迹，不仅可以保证较高的精度，而且具有平滑性的特点，后处理得到的G代码也为样条格式，不容易引起机床振动，不会影响零件加工精度和表面质量。
附图说明
图1是模具加工中直接生成B样条轨迹的示意图；
图2是驱动平面上包容矩形示意图；
图3是投影算法简要示意图；
图4是刀位点分段示意图；
图5是刀位点分组示意图；
图6是增加新的刀位点CL12示意图；
图7是Bezier曲线拟合5个刀位点示意图；
图8是Bezier曲线定义示意图；
图9是增加刀位点重新分组示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本发明实施例提供的一种平顺B样条轨迹直接生成方法，其包括如下步骤：
S1采用等截面投影算法生成待加工对象的刀位点并进行分段，然后对每段刀位点进行分组；
S2采用三次Bezier曲线拟合同段中的每组刀位点，若拟合成功(即能拟合出满足条件的三次Bezier曲线)，获得一条三次Bezier曲线，并拟合下一组刀位点；若拟合失败，则对该组刀位点进行下一步处理；具体如何判断是否拟合成功，后续会进行详细说明；
S3在拟合不成功的该组刀位点中增加刀位点数量并将其分为两组，然后判断每组中的相邻刀位点之间的弦长是否均大于预设的加工精度(加工精度由用户输入，一般取(0.01～0.1)，若否，则去除新增加的刀位点，并分别对相邻刀位点进行三次Bezier曲线插值获得三次Bezier曲线，例如，五个刀位点为一组(分别为第一至第五刀位点)，加入四个刀位点后分为两组，对于其中一组而言，若存在相邻两个刀位点间的弦长小于预设加工精度的情况，则去除新增加的四个刀位点，针对原有的五个刀位点分别对相邻刀位点进行三次Bezier曲线插值，即在第一和第二刀位点之间进行三次Bezier曲线插值获得一条三次Bezier曲线，在第二和第三刀位点之间进行三次Bezier曲线插值获得一条三次Bezier曲线，在第三和第四刀位点之间进行三次Bezier曲线插值获得一条三次Bezier曲线，在第四和第五刀位点之间进行三次Bezier曲线插值获得一条三次Bezier曲线，共获得四条三次Bezier曲线，而具体如何利用三次Bezier曲线对两点插值获得三次Bezier曲线是现有技术，在此不赘述；若是，则执行步骤S4；
S4采用三次Bezier曲线拟合该组刀位点，判断是否拟合成功，若是，则拟合获得该组刀位点的三次Bezier曲线，若否，则重复执行步骤S3，直至拟合出该组的三次Bezier曲线，然后拟合下一组刀位点，以此拟合出同段中所有刀位点组的三次Bezier曲线，其中一组刀位点对应的三次Bezier曲线可能为一条或者多条；
S5将获得的同段中的所有刀位点组所对应的三次Bezier曲线转换为一条B样条曲线，由此每段刀位点均对应具有一条B样条曲线，该B样条曲线即为平顺B样条轨迹。
本发明可直接生成B样条轨迹，生成的刀具轨迹既具有平顺性，又具有较高的加工精度，可以提高模具加工效率和加工质量。
具体的，优选采用等截面投影算法生成刀位点，具体包括如下子步骤：
(1.1)首先在被加工曲面上方不干涉的位置构建驱动平面，在驱动平面上构建被加工曲面的包络矩形(如图2)，接着在包络矩形规划驱动轨迹，每条驱动轨迹是一段直线，在直线上以刀具直径的四分之一为步距离散得到一系列驱动点；
(1.2)利用投影算法生成驱动点在被加工曲面上对应的所有刀位点：如图3所示，将刀具从驱动点的位置(其为初始位置)沿着某个投影方向移动，一直到刀具恰好与被加工曲面相切(即刀位点的生成过程与工件的几何信息相关)，这个切点即为刀触点(CC点)，将CC点沿着投影方向的反方向投影至位于初始位置的刀具上可得到投影点，CC点与投影点的距离即为投影距离；将各驱动点沿投影方向移动投影距离的长度，即可得到被加工曲面上对应的刀位点，同一驱动轨迹上的驱动点对应的刀位点为一段，然后对每段刀位点进行分组，生成刀位点后，该刀位点的坐标即为已知参数。
进一步的，优选采用如下方法对每段刀位点进行分组：
S11判断该段中的刀位点能否分为每5点一组，并保证每一组的最后一个点为下一组的第一个点(如图5所示)，若不能，则进行步骤S12使其满足要求，若能，则进入步骤S13；
S12将相邻刀位点之间的距离按照从大到小排序，若需要增加n个点，则在按照距离排序后的前n个相邻刀位点之间分别增加一个刀位点，增加的刀位点的坐标采用如下方式获取：已知驱动轨迹上驱动点的坐标，计算每两个驱动点的中间驱动点，利用投影算法得到驱动点对应的刀位点，如图6所示，增加驱动点DP1与DP2的中间驱动点DP12，将其投影得到新的刀位点CL12，然后进入步骤S13；
S13利用Renner算法计算各个刀位点的单位切向量，该Renner算法为现有算法，在此不赘述。
更为具体的，步骤S2具体包括如下子步骤：
S21采用三次Bezier曲线在每组刀位点的第一个刀位点P1、第三个刀位点P3和最后一个刀位点(即第五个刀位点)P5进行插值，若插值成功将获得一段三次Bezier曲线，如图7所示，若插值失败，则需调整参数，根据调整后的参数获得一段三次Bezier曲线；
具体的，定义在[0,1]上的三次Bezier曲线(如图8所示)表示为：
其中，{b0,b1,b2,b3}表示控制点，其中，b0为每组刀位点的第一个点，b3为每组刀位点的第五个点，b1和b2后续通过公式计算，{B0,3(t),B1,3(t),B2,3(t),B3,3(t)}表示伯恩斯坦基函数，B0,3(t)＝(1-t)3,B1,3(t)＝3t(1-t)2,B2,3(t)＝3t2(1-t),B3,3(t)＝t3，t代表三次Bezier曲线上的参数，可以根据参数t和控制点得到三次Bezier曲线上的任意一点；
且控制点、数据点和单位切向量存在如下关系：
其中，Q0与Q1表示一条三次Bezier曲线的两个端点，L0、L1表示两个端点切向量的长度，表示Q0与Q1处的单位切向量，L0、L1的值影响Bezier曲线的质量；
更进一步的，该步骤S21进一步包括如下子步骤：
S211计算P3的初始参数t3：
其中，P1、P2、P3、P4、P5分别是每组刀位点的第一个点、第二个点、第三个点、第四个点和第五个点，PiPi+1为相邻两刀位点间的距离，i＝1～5；
S212根据下列式子求得P1与P5切向量的模长L1、L5；
其中，是P1处的单位切向量，是P5处的单位切向量，与由S13获得，P1(x,y,z)为每组刀位点的第1个点P1的坐标，P3(x,y,z)为每组刀位点的第3个点P3的坐标，P5(x,y,z)为每组刀位点的第5个点P5的坐标。
S213判断L1、L5是否满足保型要求：
为了避免曲线会有不理想的形状，得到曲线满足保型时P1和P5的模长Lshape1、Lshape5，L1、L5需要满足L1<＝Lshape1且L5<＝Lshape5；
此时分为三种情况：
1)L1<＝Lshape1且L5<＝Lshape5，则说明插值成功，根据及其模长L1、L5即可表示出一条三次Bezier曲线，然后转入步骤S22；
2)L1>Lshape1且L5<＝Lshape5，或者是L1<＝Lshape1且L5>Lshape5，则说明插值失败，转入步骤S214；
3)L1>Lshape1且L5>Lshape5，则说明插值失败，令P1与P5的模长直接赋值为保型约束下的模长，根据及其模长L1、L5即可获得三次Bezier曲线，转入步骤S22；
S214调整P1或P5的模长使其满足保型要求，此时需对P3的参数进行调整，求得新的模长L1'、L5'，若L1>Lshape1且L5<＝Lshape5，则增加t3的值，若L1<＝Lshape1且L5>Lshape5，则减小t3的值，若新的模长L1'、L5'仍不满足保型约束，则将P1与P5的模长直接置为保型约束下的模长，根据及其模长L1、L5即可获得三次Bezier曲线，然后转入步骤S22；
S22计算P3、P2、P4到三次Bezier曲线的距离是否均小于等于预设的加工精度(由用户设置，例如0.02)，若是，则输出对应的三次Bezier曲线，若否，则转入步骤S3。
如图9所示，步骤S3具体在每两个刀位点之间增加点P12、P23、P34、P45，5点变为9点，将其分为两组刀位点，然后判断每组中的相邻刀位点(例如P1和P12，P12和P2)之间的弦长是否均大于预设的加工精度，若否，则去除增加的刀位点，然后分别对相邻刀位点进行三次Bezier曲线插值获得三次Bezier曲线，若是，则执行步骤S4。
此外，步骤S5具体包括如下子步骤：
S51计算每个刀位点的参数li：
假设拟合后同段中共有M个刀位点(包括拟合时增加的刀位点)，则第i个刀位点的参数li为：
S52将每段的三次Bezier曲线转化为一条B样条，将多条三次Bezier曲线转化为一条B样条是现有技术，在此不赘述，仅作简要说明。B样条曲线由节点向量和控制点来表示，控制点即为三次Bezier曲线的控制点，因为每条三次Bezier曲线都必然插值于其两个端点，因此B样条曲线也应满足这个条件，当B样条定义域内有重复度为p的节点时，p次B样条插值于相应的控制点，根据B样条性质可得其第一个与最后一个节点的重复度为4，且内节点的重复度为3，因此节点向量为U＝[l1,l1,l1,l1,…,lM,lM,lM,lM]，其中节点由同段刀位点中所有三次Bezier曲线的两个端点组成，每段刀位点对应的第一条三次Bezier曲线的第一个端点和最后一条三次Bezier曲线的最后一个端点为外节点，外节点分别重复四次，其余的端点为内节点，内节点重复三次，节点的参数具体由公式(5)计算获得。将控制点和节点向量按照规定的样条格式，输出一个CLSF文件(刀位源文件，Cutter Location SourceFile)来表示B样条刀具轨迹，其为现有技术，在此不赘述。
根据上述步骤获得B样条刀具轨迹后，对刀具轨迹进行后置处理，得到可以被数控机床识别的NC程序，利用NC程序在数控机床上对刀具进行控制以实现工件的加工。由于刀位点的生成与工件的几何信息相关，本发明的方法可根据需要随时增加刀位点，使用时将待加工工件的具有几何信息的模型导入CAM软件中，采用本发明即可在CAM中直接生成B样条刀具轨迹。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种平顺B样条轨迹直接生成方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1采用等截面投影算法生成待加工对象的刀位点并进行分段，然后对每段刀位点进行分组；
S2采用三次Bezier曲线拟合同段中的每组刀位点，判断是否拟合成功，若是，则拟合获得该组刀位点的三次Bezier曲线，并拟合下一组刀位点，若否，则执行步骤S3；
S3在该组刀位点中增加刀位点数量并将其分为两组，判断每组中的相邻刀位点之间的弦长是否均大于预设的加工精度，若否，则去除增加的刀位点，然后分别对相邻刀位点进行三次Bezier曲线插值获得三次Bezier曲线，若是，则执行步骤S4；
S4采用三次Bezier曲线拟合该组刀位点，判断是否拟合成功，若是，则拟合获得该组刀位点的三次Bezier曲线，若否，则执行步骤S3，以此拟合出同段中各组刀位点的三次Bezier曲线；
S5将同段刀位点中拟合获得的各条三次Bezier曲线转换为一条B样条以此直接生成平顺B样条轨迹。
2.如权利要求1所述的平顺B样条轨迹直接生成方法，其特征在于，步骤S1中采用如下步骤对每段刀位点进行分组：
S11判断每段刀位点能否5点为一组，并保证每一组的最后一个点为下一组的第一个点，若不能，则转入步骤S12，若能，则转入步骤S13；
S12确定需增加的刀位点总数n，并将相邻刀位点之间的弦长按照从大到小排序，然后在弦长排序的前n个相邻刀位点之间增加一个刀位点，并转入步骤S13；
S13利用Renner算法计算所有刀位点的单位切向量。
3.如权利要求1所述的平顺B样条轨迹直接生成方法，其特征在于，步骤S2中采用三次Bezier曲线对每组刀位点进行拟合具体为：
S21采用三次Bezier曲线在每组刀位点的第一个刀位点P1、第三个刀位点P3和第五个刀位点P5进行插值以得到一段三次Bezier曲线；
S22分别计算第二个刀位点P2、第三个刀位点P3和第四个刀位点P4到三次Bezier曲线的距离，判断三个距离是否均小于等于预设的加工精度，若是，则拟合成功，输出该三次Bezier曲线，若否，则拟合失败。
4.如权利要求3所述的平顺B样条轨迹直接生成方法，其特征在于，步骤S21包括如下子步骤：
S211计算第三个刀位点P3的初始参数，并根据第三个刀位点P3的初始参数求得第一个刀位点P1的切向量模长L1和第五个刀位点P5的切向量模长L5；
S212根据L1、L5与预设的保型模长Lshape1、Lshape5的关系，判断插值是否成功，若是，则得到一段三次Bezier曲线，若否，则调整P1或P5的模长使其满足保型要求，然后得到一段三次Bezier曲线。
5.如权利要求4所述的平顺B样条轨迹直接生成方法，其特征在于，步骤S212中根据L1、L5与预设的保型模长Lshape1、Lshape5的关系判断插值是否成功，具体为：
当L1<＝Lshape1且L5<＝Lshape5，则说明插值成功；
当L1>Lshape1且L5<＝Lshape5，或L1<＝Lshape1且L5>Lshape5，或当L1>Lshape1且L5>Lshape5，则说明插值失败。
6.如权利要求5所述的平顺B样条轨迹直接生成方法，其特征在于，当L1>Lshape1且L5<＝Lshape5，或L1<＝Lshape1且L5>Lshape5时，通过调整P3的参数以调整P1或P5的模长，若新的模长仍不满足保型约束，则将P1与P5的模长直接置为保型约束下的模长。
7.如权利要求5所述的平顺B样条轨迹直接生成方法，其特征在于，当L1>Lshape1且L5>Lshape5，使P1与P5的模长直接赋值为保型约束下的模长。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110865610A (zh) * 2019-10-18 2020-03-06 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 一种基于机床振动抑制的刀具轨迹插值和速度规划方法
CN111487928A (zh) * 2020-04-24 2020-08-04 华中科技大学 一种基于刀位点增删改指令的数控加工轨迹平滑方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02131845A (ja) * 1988-11-09 1990-05-21 Toshiba Corp プラントの選別工程における平判製品の履歴追跡方法
CN1605961A (zh) * 2004-11-18 2005-04-13 上海交通大学 基于测量数据点直接数控加工方法
CN101539769A (zh) * 2009-04-28 2009-09-23 中国科学院数学与系统科学研究院 基于二次b样条曲线对g01代码的拟合及插补方法
CN102637216A (zh) * 2011-12-14 2012-08-15 南京航空航天大学 一种复杂组合曲面的数控侧铣加工刀轨生成方法
EP2839170A1 (en) * 2012-04-17 2015-02-25 Wyoming Machinery Company Systems and methods for attachment control signal modulation
CN106125672A (zh) * 2016-08-03 2016-11-16 大连理工大学 一种复杂曲面零件高效加工方法
CN106125666A (zh) * 2016-07-28 2016-11-16 大连理工大学 以切削力波动为约束的曲面加工刀具轨迹规划方法
CN107450472A (zh) * 2017-08-31 2017-12-08 华中科技大学 一种基于三次Bezier曲线插值实现刀具轨迹参数弧长化的方法
CN109062137A (zh) * 2018-07-28 2018-12-21 华中科技大学 一种基于刀轴稳定性的五轴b样条刀轨弧长参数化方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02131845A (ja) * 1988-11-09 1990-05-21 Toshiba Corp プラントの選別工程における平判製品の履歴追跡方法
CN1605961A (zh) * 2004-11-18 2005-04-13 上海交通大学 基于测量数据点直接数控加工方法
CN101539769A (zh) * 2009-04-28 2009-09-23 中国科学院数学与系统科学研究院 基于二次b样条曲线对g01代码的拟合及插补方法
CN102637216A (zh) * 2011-12-14 2012-08-15 南京航空航天大学 一种复杂组合曲面的数控侧铣加工刀轨生成方法
EP2839170A1 (en) * 2012-04-17 2015-02-25 Wyoming Machinery Company Systems and methods for attachment control signal modulation
CN106125666A (zh) * 2016-07-28 2016-11-16 大连理工大学 以切削力波动为约束的曲面加工刀具轨迹规划方法
CN106125672A (zh) * 2016-08-03 2016-11-16 大连理工大学 一种复杂曲面零件高效加工方法
CN107450472A (zh) * 2017-08-31 2017-12-08 华中科技大学 一种基于三次Bezier曲线插值实现刀具轨迹参数弧长化的方法
CN109062137A (zh) * 2018-07-28 2018-12-21 华中科技大学 一种基于刀轴稳定性的五轴b样条刀轨弧长参数化方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110865610A (zh) * 2019-10-18 2020-03-06 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 一种基于机床振动抑制的刀具轨迹插值和速度规划方法
CN111487928A (zh) * 2020-04-24 2020-08-04 华中科技大学 一种基于刀位点增删改指令的数控加工轨迹平滑方法
CN111487928B (zh) * 2020-04-24 2021-04-20 华中科技大学 一种基于刀位点增删改指令的数控加工轨迹平滑方法

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