1.一种五轴机床几何误差补偿的刀具姿态优化方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、构建刀具姿态的角度坐标表示形式 其中,θ表示相对于参考刀具姿态向量的倾斜角,表示相对于参考刀具姿态向量的旋转角;
S2、构建刀具姿态的角度坐标与刀具姿态向量的转换关系;
S3、根据五轴机床结构构建五轴机床刀具位置的几何误差模型;
S4、读取加工工件的刀位文件,获取刀位点信息,并设刀位点的个数i初始值为1,其中,i表示刀位点的个数;
S5、根据所述几何误差模型,利用鸡群优化算法对第i个刀位点的刀具姿态进行优化处理,得到第i个刀位点的刀具姿态的最优角度坐标;
S6、根据所述转换关系和第i个刀位点的刀具姿态的最优角度坐标,得到第i个刀位点的最优刀具姿态,并结合第i个刀位点的刀具位置,根据五轴机床后处理程序得到第i个刀位点的补偿加工代码;
S7、令i=i+1,判断i的值是否大于刀位点数目n,若是,则完成对刀具姿态的优化处理,并输出所述补偿加工代码作为几何误差补偿结果,从而完成对刀具姿态的优化,否则,返回步骤S5。
2.根据权利要求1所述的五轴机床几何误差补偿的刀具姿态优化方法,其特征在于,所述步骤S1包括以下步骤:S101、生成垂直于参考刀具姿态向量T0的单位向量T1;
S102、计算得到同时垂直于参考刀具姿态向量T0和单位向量T1的单位向量T2;
S103、以参考刀具姿态对应的刀具位置M0为原点,以参考刀具姿态向量T0为z轴,以单位向量T1为x轴,以单位向量T2为y轴,建立参考刀具姿态坐标系;
S104、将刀具姿态的刀具位置与参考刀具姿态对应的刀具位置M0重合,并根据所述参考刀具姿态坐标系,得到刀具姿态与刀具姿态向量T0的倾斜角θ,以及得到刀具姿态在参考刀具姿态坐标系的T1M0T2平面投影与单位向量T1的旋转角 从而完成对刀具姿态的角度坐标表示形式 的构建。
3.根据权利要求1所述的五轴机床几何误差补偿的刀具姿态优化方法,其特征在于,所述步骤S2中转换关系的表达式如下:其中,T表示转换关系,θ表示刀具姿态相对于参考刀具姿态向量T0的倾斜角, 表示刀具姿态相对于参考刀具姿态向量的旋转角,T1表示参考刀具姿态向量的单位向量,T2表示同时垂直于参考刀具姿态向量T0和单位向量T1的单位向量。
4.根据权利要求1所述的五轴机床几何误差补偿的刀具姿态优化方法,其特征在于,所述步骤S3包括以下步骤:S301、根据五轴机床结构得到五轴机床从工件到刀具的运动链中运动轴顺序;
S302、根据所述运动链中运动轴顺序,建立不包含机床几何误差项的相对于工件的理想刀具位置;
S303、根据所述运动链中运动轴顺序,建立包含机床几何误差项的相对于工件的实际刀具位置;
S304、将所述实际刀具位置和理想刀具位置作相减计算,得到五轴机床刀具位置的几何误差模型。
5.根据权利要求1所述的五轴机床几何误差补偿的刀具姿态优化方法,其特征在于,所述步骤S4中刀位点信息包括:总的刀位点数目n、刀具姿态向量以及刀具位置向量,其中,n表示大于0的自然数。
6.根据权利要求1所述的五轴机床几何误差补偿的刀具姿态优化方法,其特征在于,所述步骤S5包括以下步骤:S501、将第i个刀位点的刀具姿态作为参考刀具姿态向量,选择刀具姿态的角度坐标表示形式作为鸡群形式,并根据所述五轴机床刀具位置的几何误差模型选择机床刀具位置误差作为适应度函数;
S502、以相对于参考刀具姿态向量的倾斜角范围作为长边,以相对于参考刀具姿态向量的旋转角范围作为短边构建鸡群矩形可行域,并建立初始化策略为在所述矩形可行域内随机生成鸡群;
S503、根据所述转换关系,以第i个刀位点的刀具姿态作为参考刀具姿态向量获取鸡群的刀具姿态向量,并结合第i个刀位点的刀具位置,以及根据五轴机床后处理程序得到鸡群对应的加工代码,并将所述加工代码代入所述适应度函数计算得到鸡群的适应度值;
S504、利用鸡群优化算法比较鸡群的适应度值,并根据比较结果对不同类型鸡群的位置进行更新;
S505、设置鸡群位置更新最大次数,并利用鸡群优化算法计算得到第i个刀位点的刀具姿态的最优角度坐标。
7.根据权利要求1所述的五轴机床几何误差补偿的刀具姿态优化方法,其特征在于,其特征在于,所述步骤S6具体为:根据所述转换关系和第i个刀位点的刀具姿态的最优角度坐标得到第i个刀位点的最优刀具姿态时,将第i个刀位点的刀具姿态作为参考刀具姿态向量,并根据五轴机床后处理程序得到第i个刀位点的补偿加工代码。
8.根据权利要求7所述的五轴机床几何误差补偿的刀具姿态优化方法,其特征在于,其特征在于,所述五轴机床后处理程序应结合五轴机床结构参数,且其生成的加工代码反映了运动轴相对于其零位置的运动量。