1.一种数控机床的加工路径的规划方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1:通过激光扫描仪对待加工工件进行工件表面扫描,得到工件表面扫描数据;对工件表面扫描数据进行表面拓扑分析,得到工件表面曲率数据;根据工件表面扫描数据以及工件表面曲率数据进行工件表面感知,得到工件表面感知数据;
步骤S2:根据工件表面扫描数据以及工件表面感知数据进行切削力时空动态模型构建,得到切削力时空动态模型;根据切削力时空动态模型进行切削力时空影响分析,得到切削热能和振动数据;基于切削力时空动态模型以及切削热能和振动数据进行稳定切削域模型探索;得到刀具切削参数;
步骤S3:根据工件表面感知数据进行表面质量优化参数提取,得到表面质量优化参数;根据工件表面曲率数据、切削力时空动态模型进行动态加工路径规划,得到动态加工路径数据;利用刀具切削参数对动态加工路径数据进行自适应加工路径规划,得到自适应加工路径数据;
步骤S4:根据自适应加工路径数据进行动态路径修正;得到动态路径修正策略;根据动态路径修正策略进行刀具半径修正量提取,得到刀具半径修正量数据;利用动态路径修正策略以及刀具修正量数据对自适应加工路径数据进行刀具半径修正,得到自适应加工修正路径数据;
步骤S5:对数控机床进行多轴运动分析,得到多轴运动数据;根据多轴运动数据进行同步运动路径补偿,得到数控机床加工路径数据;根据数控机床加工路径数据进行数控代码生成,得到数控代码数据。
2.根据权利要求1所述的数控机床的加工路径的规划方法,其特征在于,步骤S1包括以下步骤:步骤S11:通过激光扫描仪对待加工工件进行工件表面扫描,得到工件表面扫描数据;对工件表面扫描数据进行表面拓扑分析,得到工件表面曲率数据;对工件表面曲率数据进行线性特征提取,得到工件表面线性特征数据;
步骤S12:根据工件表面扫描数据进行局部区域分割,得到局部区域分割数据;根据工件表面曲率数据对局部区域分割数据进行局部区域特征提取,得到局部区域特征数据;
步骤S13:根据局部区域特征数据以及工件表面线性特征数据进行表面形状建模,得到工件表面形状模型数据;
步骤S14:根据工件表面线性特征数据以及工件表面曲率数据进行表面缺陷异常分析,得到异常区域标记数据;
步骤S15:根据工件表面形状模型数据以及工件表面线性特征数据进行表面特征点拓扑连接,得到特征点拓扑图;根据工件表面形状模型数据以及局部区域特征数据进行局部区域拓扑链接,得到局部区域拓扑图;根据特征点连接数据以及局部区域连接数据进行表面可达性分析,得到表面可达性图;
步骤S16:根据工件表面形状模型数据、异常区域标记数据、特征点拓扑图、局部区域拓扑图以及表面可达性图进行工件表面感知数据整合,从而得到工件表面感知数据。
3.根据权利要求2所述的数控机床的加工路径的规划方法,其特征在于,步骤S14包括以下步骤:步骤S141:对工件表面线性特征数据进行表面缺陷图像检测,得到表面缺陷影响程度数据;对工件表面线性特征数据进行缺陷区域图像分割,得到缺陷区域轮廓数据;
步骤S142:根据缺陷区域轮廓数据进行缺陷渗透深度分析,得到缺陷渗透深度数据;根据缺陷区域轮廓数据以及缺陷渗透深度数据进行缺陷热力图生成,得到缺陷热力图;
步骤S143:根据缺陷渗透深度数据以及缺陷热力图进行表面缺陷影响分析,得到表面缺陷影响程度数据;基于表面缺陷影响程度数据以及工件表面曲率数据进行表面质量评估,得到表面质量指标数据;
步骤S144:根据表面质量指标数据对工件表面形状模型数据进行异常区域标记,得到异常区域标记数据。
4.根据权利要求1所述的数控机床的加工路径的规划方法,其特征在于,步骤S2包括以下步骤:步骤S21:根据工件表面扫描数据对待加工工件进行材料特性分析,得到工件材料性能参数;利用预设的切削性能预测模型以及工件材料性能参数进行切削性能预测,得到切削性能预测数据;
步骤S22:根据工件材料性能参数以及切削性能预测数据进行切削力时序变化分析,得到切削力时序变化数据;根据工件表面感知数据以及切削性能预测数据进行切削力空间规律分析,得到切削力空间规律数据;
步骤S23:基于切削力时序变化数据以及切削力空间规律数据进行切削力时空动态建模,得到切削力时空动态模型;
步骤S24:根据切削力时空动态模型以及切削性能预测数据进行切削热能传导分析并进行切削振动分析,得到切削热能和振动数据;基于切削力时空动态模型以及切削热能和振动数据进行稳定切削域模型构建,得到稳定切削域模型;
步骤S25:根据稳定切削域模型进行稳定切削参数范围界定,得到稳定切削参数范围数据;基于机器学习技术以及稳定切削域模型进行稳定切削域探索模型构建,得到稳定切削域探索模型;根据稳定切削域探索模型以及稳定切削参数范围数据进行最优切削参数组合探索,得到刀具切削参数。
5.根据权利要求4所述的数控机床的加工路径的规划方法,其特征在于,步骤S24包括以下步骤:步骤S241:根据切削力时空动态模型以及切削性能预测数据进行切削温度分析,得到切削温度分布图;
步骤S242:获取工件要求数据;根据切削温度分布图以及工件要求数据进行切削温度控制处理,得到切削温度控制参数;根据切削温度分布图以及切削温度控制参数进行热传导路径分析,得到热传导路径数据;
步骤S243:根据热传导路径数据进行热变形分析,得到工件热变形数据;根据切削温度分布图以及削温度控制参数进行能耗分析,得到切削节能参数;
步骤S244:根据切削力时空动态模型以及切削性能预测数据进行切削振动分析,得到切削震动数据;对切削震动数据进行震动模态分析,得到振动频率数据以及稳定切削数据;
步骤S245:基于切削力时空动态模型、切削温度分布图、工件热变形数据、切削节能参数、振动频率数据以及稳定切削数据进行稳定切削域模型构建,得到稳定切削域模型。
6.根据权利要求1所述的数控机床的加工路径的规划方法,其特征在于,步骤S3包括以下步骤:步骤S31:根据工件表面感知数据进行表面质量优化参数提取,得到表面质量优化参数;
步骤S32:根据工件表面曲率数据、切削力时空动态模型以及表面质量优化参数进行动态加工路径调整,得到动态加工路径调整数据;
步骤S33:根据动态加工路径调整数据进行路径偏差控制参数提取,得到路径偏差控制参数;根据表面质量优化参数进行重点加工区域标记,得到重点加工区域数据;对重点加工区域数据进行路径优先级排序,得到路径优先级数据;
步骤S34:基于动态加工路径调整数据、路径偏差控制参数以及路径优先级数据进行动态加工路径生成,得到动态加工路径数据;
步骤S35:利用刀具切削参数对动态加工路径数据进行自适应加工路径规划,得到自适应加工路径数据。
7.根据权利要求6所述的数控机床的加工路径的规划方法,其特征在于,步骤S3包括以下步骤:步骤S351:对动态加工路径进行路径分割,得到加工路径段落数据;利用刀具切削参数对加工路径段落数据进行分段优化,得到加工路径分段优化数据;
步骤S352:根据加工路径分段优化数据进行速度曲线生成,得到路径速度曲线数据;根据路径速度曲线数据进行加速度限制处理,得到加速度上限数据;
步骤S353:根据加速度上限数据进行路径段间平滑过度,得到刀具加工路径优化数据;根据刀具加工路径优化数据进行实时加工状态监控,得到实时加工状态数据;
步骤S354:根据刀具加工路径优化数据、刀具切削参数以及实时加工状态数据进行速度控制计算,得到切削速度调整量;利用切削速度调整量进行速度调整执行,得到切削速度控制数据;
步骤S355:基于刀具加工路径优化数据以及切削速度控制数据进行自适应路径规划,得到自适应加工路径数据。
8.根据权利要求1所述的数控机床的加工路径的规划方法,其特征在于,步骤S4包括以下步骤:步骤S41:根据自适应加工路径数据进行切削模拟并进行虚拟碰撞检测,得到切削模拟和碰撞模拟数据;
步骤S42:通过传感器对切削模拟和碰撞模拟数据进行实时加工感知,得到实时加工感知数据;对切削模拟和碰撞模拟数据以及实时加工感知数据进行碰撞预测,得到碰撞预测数据;
步骤S43:根据碰撞预测数据以及实时加工感知数据进行动态路径修正策略制定,得到动态路径修正策略;
步骤S44:根据动态路径修正策略进行刀具半径修正量提取,得到刀具半径修正量数据;
步骤S45:利用动态路径修正策略以及刀具修正量数据对自适应加工路径数据进行刀具半径修正,得到自适应加工修正路径数据。
9.根据权利要求8所述的数控机床的加工路径的规划方法,其特征在于,步骤S4包括以下步骤:步骤S441:根据动态路径修正策略进行路径连续性分析,得到路径连续性数据;根据动态路径修正策略以及刀具切削参数进行路径稳定性分析,得到路径稳定性数据;根据动态路径修正策略以及表面质量优化参数进行切削质量分析,得到切削质量数据;
步骤S442:利用数学建模技术进行刀具半径变化模型构建,得到刀具半径变化模型;通过传感器对刀具进行刀具半径实时监测,得到实时刀具半径监测数据;
步骤S443:根据刀具半径变化模型以及实时刀具半径监测数据进行刀具半径局部差异变化分析,得到刀具半径局部差异数据;
步骤S444:根据刀具半径局部差异数据、路径连续性数据、路径稳定性数据以及切削质量数据进行刀具半径修正量计算,得到刀具半径修正量数据。
10.根据权利要求1所述的数控机床的加工路径的规划方法,其特征在于,步骤S5包括以下步骤:步骤S51:对数控机床进行多轴运动分析,得到多轴运动数据;根据多轴运动数据进行运动自由度分析并进行运动条件限制分析,得到约束条件数据;
步骤S52:基于多轴运动数据以及约束条件数据进行机床运动学模型构建,得到机床运动学模型;
步骤S53:根据机床运动学模型进行动态负载预测,得到动态负载预测数据;
步骤S54:根据动态负载预测数据以及自适应加工修正路径数据进行多轴同步运动路径补偿,得到数控机床加工路径数据;
步骤S55:根据数控机床加工路径数据进行数控代码生成,得到数控代码数据。