五轴数控机床是高精度、高速加工中的关键,在航天、航海、汽车等领域有重要应用。数控加工的路径通常由G01代码表示,即离散的数据点,连续性差,直接插补会导致加工质量差、加工效率低。而五轴数控中,平动轴和旋转轴耦合,导致需要在工件坐标系和机床坐标系同时考虑问题,且五轴数控要求精度较高。 本算法提出时间样条拟合,即以时间为参数的样条曲线拟合G01代码,曲线既包含位置信息,其1-3阶导数又包含速度、加速度和加加速度的运动信息。本算法把路径拟合和速度规划结合为一步完成,得到一条严格满足高精度误差控制和运动约束,且尽可能利用机床的运动能力的时间样条曲线,实现高精高速的数控加工。仿真和加工实验结果表明,时间样条拟合算法可得到光滑的拟合路径,满足误差、运动约束,达到“bang-bang”控制,即每个时刻,至少一个轴的速度、加速度、加加速度或切速度达到边界。