回转体工件的数控加工方法和装置与流程

1.本公开涉及数控加工领域，更具体地说，涉及非圆曲面轮廓的拟合方法、回转体工件的数控加工方法、装置、系统、计算设备、计算机可读存储介质和程序产品。

背景技术：

2.在数控加工领域，非圆曲线轮廓一般是通过用一系列线段、圆弧或双圆弧逼近原始曲线，具有表面复杂、加工难度大、加工精度低且加工成本高的特点，如轧辊的特殊曲面(如椭圆、双曲线、抛物线等)轮廓的设计加工。
3.轧辊车床是专门用来加工轧辊的车床。轧辊作为轧机上使金属产生连续塑性变形的主要工作部件和工具，在工业领域应用非常广泛。不同的轧机对轧辊的表面有不同的要求。斜轧辊的辊形设计中常用的方法有二元函数求条件极值法和共轭曲面法，其实际上是利用“线接触”的原则对辊面进行设计，但是二元函数条件极值法求解一元求积方程比较复杂，共轭曲面方法则概念更为抽象，不直观，不便于绘图。
4.因此，需要提出一种新的数控加工方法，降低非圆曲线轮廓的加工难度和加工成本，例如便于具有特殊曲面轧辊的辊形设计和加工。

技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明提出一种非圆曲面轮廓的拟合方法、回转体工件的数控加工方法、装置、系统、计算设备、计算机可读存储介质和程序产品，来降低具有非圆曲线轮廓的工件的加工难度和加工成本。
6.本公开的第一实施例提出了一种非圆曲面轮廓的拟合方法，用于回转体工件的数控加工，所述方法包括：预设加工工具偏离回转体工件的中心轴截面，并以圆弧为加工轨迹，确定待拟合非圆曲面轮廓的参数与加工轨迹的参数；基于所述加工轨迹和所述待拟合非圆曲面轮廓在第一方向和第二方向的投影，建立所述加工轨迹的参数与所述待拟合非圆曲面轮廓的映射关系。
7.在该实施例中，令加工工具偏离回转体工件的中心轴截面，并且以圆弧为加工轨迹进行加工，加工工具运行轨迹简单，便于控制，大大降低了工件的加工难度和加工成本；基于加工轨迹和非圆轮廓曲面在不同方向的投影建立加工轨迹的参数与非圆曲面轮廓的映射关系，利用平面几何方法求解三维问题(二元二次方程的联立解更简单、更有效)，计算简单，误差小，且所需的已知参数较少，适合实际工况的应用，尤其适用于单叶双曲面轮廓的加工设计。
8.在本实施例较佳的实施方式中，所述待拟合非圆曲面轮廓的参数包括：前端面半径、后端面半径和/或轴长。
9.在本实施例较佳的实施方式中，所述加工轨迹的参数包括：所述加工工具偏离所述回转体工件的中心轴截面的距离和/或所述加工工具的轨迹半径。
10.在本实施例较佳的实施方式中，所述第一方向的投影为平行于所述加工轨迹所在
平面的投影，所述第二方向的投影为所述回转体工件的中心轴的垂直面的投影；所述映射关系的建立步骤包括：通过所述加工轨迹和所述待拟合非圆曲面轮廓在所述第一方向的投影，获取母线和圆弧曲线，以及通过所述加工轨迹和所述待拟合非圆曲面轮廓在所述第二方向的投影，获取端面圆弧和直线段；基于所述母线、圆弧曲线、端面圆弧和直线段上点坐标的对应关系，建立所述加工轨迹的参数与所述待拟合非圆曲面轮廓的映射关系。
11.在本实施例较佳的实施方式中，所述映射关系的建立步骤包括：以所述回转体工件的轴心为坐标原点o，以所述回转体工件的中心轴为z轴，平行所述加工轨迹所在平面设立y轴，基于右手定则确定x轴；将所述加工轨迹和所述非圆曲面轮廓分别向xoy平面和yoz平面投影；基于所述加工轨迹和所述非圆曲面轮廓在所述xoy平面和yoz平面上各点的对应关系，建立数学方程：基于所述数学方程得到所述非圆曲面轮廓在yoz平面投影的数学表达式为：其中，(y,z)表示所述非圆曲面轮廓在yoz平面投影的坐标，(y’,z)表示与(y,z)对应的所述加工轨迹所在截面上加工点的坐标，h表示所述加工轨迹的圆心与所述中心轴的垂直距离，r表示所述加工工具的轨迹半径，t表示所述加工工具偏离所述回转体工件的中心轴截面的距离。
12.本公开的第二实施例提供了一种回转体工件的数控加工方法，用于非圆曲面轮廓的加工，所述方法包括：获取待加工回转体工件的参数信息和目标非圆曲面轮廓的数据信息；基于所述待加工回转体工件的参数信息和所述目标非圆曲面轮廓的数据信息，并根据待拟合非圆曲面轮廓-加工轨迹参数映射关系并根据待拟合非圆曲面轮廓-加工轨迹参数映射关系，获取所述加工轨迹的目标参数值；基于所述加工轨迹的目标参数值生成数控机床的输入信息，以控制加工刀具偏离回转体工件的中心轴，并以圆弧为加工轨迹对回转体工件进行加工；其中，所述映射关系通过以下步骤获取：预设加工工具偏离回转体工件的中心轴截面，并以圆弧为加工轨迹，确定待拟合非圆曲面轮廓的参数与加工轨迹的参数；基于所述加工轨迹和所述待拟合非圆曲面轮廓在第一方向和第二方向的投影，建立所述加工轨迹的参数与所述待拟合非圆曲面轮廓的映射关系。
13.本公开的第三实施例提供了一种非圆曲面轮廓的拟合装置，用于回转体工件的数控加工，所述装置包括：参数确定模块，被配置为预设加工工具偏离回转体工件的中心轴截面，并以圆弧为加工轨迹，确定待拟合非圆曲面轮廓的参数与加工轨迹的参数；映射关系建立模块，被配置为基于所述加工轨迹和所述待拟合非圆曲面轮廓在第一方向和第二方向的投影，建立所述加工轨迹的参数与所述待拟合非圆曲面轮廓的映射关系。
14.本公开的第四实施例提供了一种回转体工件的数控加工装置，所述装置包括：参数信息与数据信息获取模块，被配置为获取待加工回转体工件的参数信息和目标非圆曲面轮廓的数据信息；目标参数值获取模块，被配置为基于所述待加工回转体工件的参数信息和所述目标非圆曲面轮廓的数据信息，并根据待拟合非圆曲面轮廓-加工轨迹参数映射关
系，获取所述加工轨迹的目标参数值；其中，所述映射关系通过以下步骤获取：预设加工工具偏离回转体工件的中心轴截面，并以圆弧为加工轨迹，确定待拟合非圆曲面轮廓的参数与加工轨迹的参数；基于所述加工轨迹和所述待拟合非圆曲面轮廓在第一方向和第二方向的投影，建立所述加工轨迹的参数与所述待拟合非圆曲面轮廓的映射关系；输入信息获取模块，被配置为基于所述加工轨迹的目标参数值生成数控机床的输入信息，以控制加工刀具偏离回转体工件的中心轴，并以圆弧为加工轨迹对回转体工件进行加工。
15.本公开的第五实施例提供了一种回转体工件的数控加工系统，所述系统包括：加工工具，用于对回转体工件进行加工；计算设备，包括：处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被执行时使得所述处理器执行所述的回转体工件的数控加工方法，用于控制所述加工刀具。
16.本公开的第六实施例提供了一种计算设备，所述计算机备包括：处理器；以及存储器，其用于存储计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被执行时使得所述处理器执行前述的非圆曲面轮廓的拟合方法或回转体工件的数控加工方法。
17.本公开的第七实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质具有存储在其上的计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行前述的非圆曲面轮廓的拟合方法或回转体工件的数控加工方法。
18.本公开的第八实施例提出了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品被有形地存储在计算机可读存储介质上，并且包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时前述的非圆曲面轮廓的拟合方法或回转体工件的数控加工方法。
附图说明
19.结合附图并参考以下详细说明，本公开的各实施例的特征、优点及其他方面将变得更加明显，在此以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施例，在附图中：
20.图1示出了根据本公开的实施例的一种用于回转体工件的数控加工的非圆曲面轮廓的拟合示例性方法的流程图。
21.图2示出了根据本公开的实施例的一种加工工具的加工轨迹和待拟合非圆曲面轮廓的位置关系示意图。
22.图3示出了根据本公开的实施例的一种加工轨迹和待拟合非圆曲面轮廓的不同方向的投影示意图。
23.图4示出了根据本公开的实施例的一种加工轨迹和待拟合非圆曲面轮廓不同方向的投影上各点与参数之间的关系示意图。
24.图5示出了根据本公开的实施例的一种回转体工件的数控加工示例性方法的流程图。
25.图6示出了根据本公开的实施例的一种用于非圆曲面轮廓的拟合的示例性装置的框图。
26.图7示出了根据本公开的实施例的一种回转体工件的数控加工示例性装置的框图。
27.图8示出了根据本公开的实施例的一种回转体工件的数控加工示例性系统的框图。
28.图9示出了根据本公开的实施例的一种计算设备的框图。
具体实施方式
29.以下参考附图详细描述本公开的各个示例性实施例。虽然以下所描述的示例性方法、装置包括在其它组件当中的硬件上执行的软件和/或固件，但是应当注意，这些示例仅仅是说明性的，而不应看作是限制性的。例如，考虑在硬件中独占地、在软件中独占地、或在硬件和软件的任何组合中可以实施任何或所有硬件、软件和固件组件。因此，虽然以下已经描述了示例性的方法和装置，但是本领域的技术人员应容易理解，所提供的示例并不用于限制用于实现这些方法和装置的方式。
30.此外，附图中的流程图和框图示出了根据本公开的各个实施例的方法和系统的可能实现的体系架构、功能和操作。应当注意，方框中所标注的功能也可以按照不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，或者它们有时也可以按照相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。同样应当注意的是，流程图和/或框图中的每个方框、以及流程图和/或框图中的方框的组合，可以使用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以使用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
31.本文所使用的术语“包括”、“包含”及类似术语是开放性的术语，即“包括/包含但不限于”，表示还可以包括其它内容。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”等等。
32.图1示出了一种用于回转体工件的数控加工的非圆曲面轮廓的拟合示例性方法10的流程图。该示例性方法10包括步骤如下：
33.步骤101，预设加工工具偏离回转体工件的中心轴截面，并以圆弧为加工轨迹，确定待拟合非圆曲面轮廓的参数与加工轨迹的参数。具体的，本步骤对加工轨迹和加工刀具的位置进行了预先设置，基于逆向工程的思维，假设当加工刀具偏离中心轴截面一定距离，并以圆弧为加工轨迹对回转体工件进行加工时，可以加工出该待拟合非圆曲面轮廓，并基于该假设确定所需参数，即待拟合非圆曲面轮廓的参数和加工轨迹的参数。
34.在一些示例中，待拟合非圆曲面轮廓的参数可选的有前端面半径、后端面半径和/或轴长，或其它可以推导出前端面半径、后端面半径和/或轴长的相关参数，如轴心坐标、轴心与前/后端面上点的距离、角度等等。加工轨迹的参数可选的有加工工具偏离回转体工件的中心轴截面的距离和/或加工工具的轨迹半径，或其它可以推导出前端面半径、后端面半径和/或轴长的相关参数，如加工轨迹的轨迹圆心坐标、轨迹圆心与轴心的距离、轨迹圆心距离中心轴的垂直高度等等。
35.步骤102，基于加工轨迹和待拟合非圆曲面轮廓在第一方向和第二方向的投影，建立加工轨迹的参数与待拟合非圆曲面轮廓的映射关系。在一些示例中，第一方向的投影为平行于所述加工轨迹所在平面的投影，第二方向的投影为回转体工件的中心轴的垂直面的投影；该映射关系的建立步骤包括：通过所述加工轨迹和所述待拟合非圆曲面轮廓在所述第一方向的投影，获取母线和圆弧曲线，以及通过所述加工轨迹和所述待拟合非圆曲面轮廓在所述第二方向的投影，获取端面圆弧和直线段；基于所述母线、圆弧曲线、端面圆弧和直线段上点坐标的对应关系，建立所述加工轨迹的参数与所述待拟合非圆曲面轮廓的映射关系。
36.为便于理解，如图2所示，本发明一实施例给出一种非圆曲面轮廓及其加工轨迹的示意图，但需要知道的是，该图仅为示例性说明，并不限制可加工的非圆曲面轮廓的类型，其可以是双曲面，可以是椭圆曲面，前后端面半径可以相同，也可以不同。
37.如图2所示，加工轨迹(以圆o1上的部分圆弧)偏离待拟合非圆曲面轮廓21的中心轴截面一段距离t。圆o1所在平面为偏移截面p，与中心轴截面a平行，且中心轴截面a与非圆曲面轮廓相交于非圆弧c(即非圆曲面轮廓的母线)。该示例中，以非圆曲面轮廓21的轴心为坐标原点o，以中心轴为z轴，平行中心轴截面a设立y轴，基于右手定则确定x轴，建立空间直角坐标系。
38.图3为将图2中的加工轨迹和非圆曲面轮廓分别向xoy平面和yoz平面投影获取的图像，其中，虚线b的左侧为xoy平面投影，得到端面圆弧和直线段，虚线b的右侧为yoz平面投影，得到母线和圆弧曲线。在yoz平面的母线上任取一点m1(y,z)，m1(y,z)在圆弧曲线上的对应于点n1(y’,z)即其旋转至偏移截面时的加工点，点m1和点n1分别对应xoy平面的m2和n2。h表示加工轨迹的圆心与中心轴的垂直距离，r表示加工工具的轨迹半径，t表示加工工具偏离回转体工件的中心轴截面的距离。基于各个点之间的对应关系，如图4所示，根据勾股定理构建数学方程如下：
[0039][0040]
基于数学方程(1)得到非圆曲面轮廓在yoz平面投影的数学表达式为：
[0041][0042]
方程(2)表示待拟合非圆曲面轮廓的母线，其绕中心轴旋转一周即获得所需的非圆曲面轮廓。
[0043]
图2-图4直观地展示了所需加工的非圆曲面轮廓上的各点与圆弧加工轨迹上各点的对应关系，利用平面几何方法求解三维问题(二元二次方程的联立解更简单、更有效)；计算简单，误差小；且所需的已知参数较少，适合实际工况的应用，尤其适用于单叶双曲面轮廓的加工设计。
[0044]
图5示出了一种回转体工件的数控加工示例性方法50的流程图。该示例性方法50包括步骤如下：
[0045]
步骤501，获取待加工回转体工件的参数信息和目标非圆曲面轮廓的数据信息。在一些示例中，可通过测量装置或测量系统采集待加工回转体工件的参数信息，如回转体工件的前端面半径、后端面半径、轴长、轴心位置信息等等。在目标非圆曲面轮廓为现有工件时，同样可通过测量装置或测量系统采集曲面轮廓的离散点数据作为目标非圆曲面轮廓的数据信息，在目标非圆曲面轮廓不是现有工件时，可通过理论分析计算获取目标非圆曲面轮廓的离散点数据。例如，当本方法应用于对磨损工件的曲面修正时，即回转体工件为磨损工件，可通过测量装置采集未磨损工件的离散数据点作为磨损工件的目标非圆曲面轮廓的数据信息。
[0046]
步骤502，基于待加工回转体工件的参数信息和目标非圆曲面轮廓的数据信息，并根据待拟合非圆曲面轮廓-加工轨迹参数映射关系，获取加工轨迹的目标参数值。其中，该
待拟合非圆曲面轮廓-加工轨迹参数映射关系通过以下步骤获取：预设加工工具偏离回转体工件的中心轴截面，并以圆弧为加工轨迹，确定待拟合非圆曲面轮廓的参数与加工轨迹的参数；基于加工轨迹和待拟合非圆曲面轮廓在第一方向和第二方向的投影，建立加工轨迹的参数与所述待拟合非圆曲面轮廓的映射关系。本实施例中映射关系的建立步骤与前文所述的非圆曲面轮廓的拟合方法类似，故此不再赘述。
[0047]
在一些示例中，在已知待加工回转体工件的参数信息(如待加工回转体工件的前后端面半径、轴长)和目标非圆曲面轮廓的数据信息(如部分离散点数据)，并根据待拟合非圆曲面轮廓-加工轨迹参数映射关系，可通过优化算法，如最小二乘法、进化算法，智能算法，模拟退火算法，神经网络等方法进行曲线拟合，得到能够加工出满足误差范围要求的目标非圆曲面轮廓的加工轨迹的目标参数值，如加工工具偏离待加工回转体工件的中心轴截面的距离、加工工具的轨迹半径等。
[0048]
在本实施例一些实施方式中，计算机设备在获取待加工回转体工件的参数信息和目标非圆曲面轮廓的数据信息后，可直接从参数列表中读取所需的加工轨迹的目标参数值，无需进行新的拟合计算。
[0049]
在本实施例另一些实施方式中，计算机设备在获取待加工回转体工件的参数信息和目标非圆曲面轮廓的数据信息后，需要根据待拟合非圆曲面轮廓-加工轨迹参数映射关系进行拟合计算，实时获取所需的加工轨迹的目标参数值。
[0050]
步骤503，基于加工轨迹的目标参数值生成数控机床的输入信息，以控制加工刀具偏离回转体工件的中心轴，并以圆弧为加工轨迹对回转体工件进行加工。
[0051]
本实施例控制加工工具偏离回转体工件的中心轴截面，并以圆弧为加工轨迹对回转体工件进行加工获得非圆曲面轮廓。加工工具运行轨迹简单，便于控制，大大降低了工件的加工难度和加工成本。
[0052]
图6示出了一种用于非圆曲面轮廓的拟合的示例性装置60的框图。该装置60包括：参数确定模块601，被配置为预设加工工具偏离回转体工件的中心轴截面，并以圆弧为加工轨迹，确定待拟合非圆曲面轮廓的参数与加工轨迹的参数；映射关系建立模块602，被配置为基于所述加工轨迹和所述待拟合非圆曲面轮廓在第一方向和第二方向的投影，建立所述加工轨迹的参数与所述待拟合非圆曲面轮廓的映射关系。
[0053]
图7示出了一种回转体工件的数控加工示例性装置70的框图。该装置70包括：参数信息与数据信息获取模块701，被配置为获取待加工回转体工件的参数信息和目标非圆曲面轮廓的数据信息；目标参数值获取模块702，被配置为基于所述待加工回转体工件的参数信息和所述目标非圆曲面轮廓的数据信息，并根据待拟合非圆曲面轮廓-加工轨迹参数映射关系，获取所述加工轨迹的目标参数值；其中，所述映射关系通过以下步骤获取：预设加工工具偏离回转体工件的中心轴截面，并以圆弧为加工轨迹，确定待拟合非圆曲面轮廓的参数与加工轨迹的参数；基于所述加工轨迹和所述待拟合非圆曲面轮廓在第一方向和第二方向的投影，建立所述加工轨迹的参数与所述待拟合非圆曲面轮廓的映射关系；输入信息获取模块703，被配置为基于所述加工轨迹的目标参数值生成数控机床的输入信息，以控制加工刀具偏离回转体工件的中心轴，并以圆弧为加工轨迹对回转体工件进行加工。
[0054]
图8示出了一种回转体工件的数控加工示例性系统80的框图。该系统80包括：加工工具801，用于对回转体工件进行加工；计算设备802，包括：处理器以及存储器，所述存储器
用于存储计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被执行时使得所述处理器执行所述的回转体工件的数控加工方法，用于控制加工刀具801。其中，加工工具可选的有整体车刀、焊接车刀、机夹车刀、可转位车刀或成型车刀，回转体工件可以是圆柱、圆球、圆锥等标准回转体，也可以是端面投影为圆的其他非标准回转体。
[0055]
图9示出了根据本公开的实施例的一种示例性计算设备90的框图。计算设备90包括处理器901和与处理器901耦合的存储器902。存储器902用于存储计算机可执行指令，当计算机可执行指令被执行时使得处理器901执行以上实施例中的方法(例如，前述的方法10或20中的任何一个或多个步骤)。
[0056]
此外，替代地，上述方法能够通过计算机可读存储介质来实现。计算机可读存储介质上载有用于执行本公开的各个实施例的计算机可读程序指令。计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、静态随机存取存储器(sram)、便携式压缩盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能盘(dvd)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
[0057]
因此，在另一个实施例中，本公开提出了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质具有存储在其上的计算机可执行指令，计算机可执行指令用于执行本公开的各个实施例中的方法。
[0058]
在另一个实施例中，本公开提出了一种计算机程序产品，该计算机程序产品被有形地存储在计算机可读存储介质上，并且包括计算机可执行指令，该计算机可执行指令在被执行时使至少一个处理器执行本公开的各个实施例中的方法。
[0059]
一般而言，本公开的各个示例实施例可以在硬件或专用电路、软件、固件、逻辑，或其任何组合中实施。某些方面可以在硬件中实施，而其他方面可以在可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件中实施。当本公开的实施例的各方面被图示或描述为框图、流程图或使用某些其他图形表示时，将理解此处描述的方框、装置、系统、技术或方法可以作为非限制性的示例在硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备，或其某些组合中实施。
[0060]
用于执行本公开的各个实施例的计算机可读程序指令或者计算机程序产品也能够存储在云端，在需要调用时，用户能够通过移动互联网、固网或者其他网络访问存储在云端上的用于执行本公开的一个实施例的计算机可读程序指令，从而实施依据本公开的各个实施例所公开的技术方案。
[0061]
虽然已经参考若干具体实施例描述了本公开的实施例，但是应当理解，本公开的实施例并不限于所公开的具体实施例。本公开的实施例旨在涵盖在所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。权利要求的范围符合最宽泛的解释，从而包含所有这样的修改及等同结构和功能。

技术特征：

1.一种非圆曲面轮廓的拟合方法，用于回转体工件的数控加工，所述方法包括：预设加工工具偏离回转体工件的中心轴截面，并以圆弧为加工轨迹，确定待拟合非圆曲面轮廓的参数与加工轨迹的参数；基于所述加工轨迹和所述待拟合非圆曲面轮廓在第一方向和第二方向的投影，建立所述加工轨迹的参数与所述待拟合非圆曲面轮廓的映射关系。2.根据权利要求1所述的非圆曲面轮廓的拟合方法，其中，所述待拟合非圆曲面轮廓的参数包括：前端面半径、后端面半径和/或轴长。3.根据权利要求1所述的非圆曲面轮廓的拟合方法，其中，所述加工轨迹的参数包括：所述加工工具偏离所述回转体工件的中心轴截面的距离和/或所述加工工具的轨迹半径。4.根据权利要求1所述的非圆曲面轮廓的拟合方法，其中，所述第一方向的投影为平行于所述加工轨迹所在平面的投影，所述第二方向的投影为所述回转体工件的中心轴的垂直面的投影；所述映射关系的建立步骤包括：通过所述加工轨迹和所述待拟合非圆曲面轮廓在所述第一方向的投影，获取母线和圆弧曲线，以及通过所述加工轨迹和所述待拟合非圆曲面轮廓在所述第二方向的投影，获取端面圆弧和直线段；基于所述母线、圆弧曲线、端面圆弧和直线段上点坐标的对应关系，建立所述加工轨迹的参数与所述待拟合非圆曲面轮廓的映射关系。5.根据权利要求1所述的非圆曲面轮廓的拟合方法，其中，所述映射关系的建立步骤包括：以所述回转体工件的轴心为坐标原点o，以所述回转体工件的中心轴为z轴，平行所述加工轨迹所在平面设立y轴，基于右手定则确定x轴；将所述加工轨迹和所述非圆曲面轮廓分别向xoy平面和yoz平面投影；基于所述加工轨迹和所述非圆曲面轮廓在所述xoy平面和yoz平面上各点的对应关系，建立数学方程：基于所述数学方程得到所述非圆曲面轮廓在yoz平面投影的数学表达式为：其中，(y,z)表示所述非圆曲面轮廓在yoz平面投影的坐标，(y’,z)表示与(y,z)对应的所述加工轨迹所在截面上加工点的坐标，h表示所述加工轨迹的圆心与所述中心轴的垂直距离，r表示所述加工工具的轨迹半径，t表示所述加工工具偏离所述回转体工件的中心轴截面的距离。6.一种回转体工件的数控加工方法，所述方法包括：获取待加工回转体工件的参数信息和目标非圆曲面轮廓的数据信息；基于所述待加工回转体工件的参数信息和所述目标非圆曲面轮廓的数据信息，并根据待拟合非圆曲面轮廓-加工轨迹参数映射关系，获取所述加工轨迹的目标参数值；
基于所述加工轨迹的目标参数值生成数控机床的输入信息，以控制加工刀具偏离回转体工件的中心轴，并以圆弧为加工轨迹对回转体工件进行加工；其中，所述映射关系通过以下步骤获取：预设加工工具偏离回转体工件的中心轴截面，并以圆弧为加工轨迹，确定待拟合非圆曲面轮廓的参数与加工轨迹的参数；基于所述加工轨迹和所述待拟合非圆曲面轮廓在第一方向和第二方向的投影，建立所述加工轨迹的参数与所述待拟合非圆曲面轮廓的映射关系。7.根据权利要求6所述的回转体工件的数控加工方法，其中，所述待拟合非圆曲面轮廓的参数包括：前端面半径、后端面半径和/或轴长。8.根据权利要求6所述的回转体工件的数控加工方法，其中，所述加工轨迹的参数包括：所述加工工具偏离所述回转体工件的中心轴截面的距离和/或所述加工工具的轨迹半径。9.根据权利要求6所述的回转体工件的数控加工方法，其中，所述第一方向的投影为平行于所述加工轨迹所在平面的投影，所述第二方向的投影为所述回转体工件的中心轴的垂直面的投影；所述映射关系的建立步骤包括：通过所述加工轨迹和所述待拟合非圆曲面轮廓在所述第一方向的投影，获取母线和圆弧曲线，以及通过所述加工轨迹和所述待拟合非圆曲面轮廓在所述第二方向的投影，获取端面圆弧和直线段；基于所述母线、圆弧曲线、端面圆弧和直线段上点坐标的对应关系，建立所述加工轨迹的参数与所述待拟合非圆曲面轮廓的映射关系。10.根据权利要求6所述的回转体工件的数控加工方法，其中，所述映射关系的建立步骤包括：以所述回转体工件的轴心为坐标原点o，以所述回转体工件的中心轴为z轴，平行所述加工轨迹所在平面设立y轴，基于右手定则确定x轴；将所述加工轨迹和所述非圆曲面轮廓分别向xoy平面和yoz平面投影；基于所述加工轨迹和所述非圆曲面轮廓在所述xoy平面和yoz平面上各点的对应关系，建立数学方程：基于所述数学方程得到所述非圆曲面轮廓在yoz平面投影的数学表达式为：其中，(y,z)表示所述非圆曲面轮廓在yoz平面投影的坐标，(y’,z)表示与(y,z)对应的所述加工轨迹所在截面上加工点的坐标，h表示所述加工轨迹的圆心与所述中心轴的垂直距离，r表示所述加工工具的轨迹半径，t表示所述加工工具偏离所述回转体工件的中心轴截面的距离。11.一种非圆曲面轮廓的拟合装置，用于回转体工件的数控加工，所述装置包括：参数确定模块，被配置为预设加工工具偏离回转体工件的中心轴截面，并以圆弧为加
工轨迹，确定待拟合非圆曲面轮廓的参数与加工轨迹的参数；映射关系建立模块，被配置为基于所述加工轨迹和所述待拟合非圆曲面轮廓在第一方向和第二方向的投影，建立所述加工轨迹的参数与所述待拟合非圆曲面轮廓的映射关系。12.一种回转体工件的数控加工装置，所述装置包括：参数信息与数据信息获取模块，被配置为获取待加工回转体工件的参数信息和目标非圆曲面轮廓的数据信息；目标参数值获取模块，被配置为基于所述待加工回转体工件的参数信息和所述目标非圆曲面轮廓的数据信息，并根据待拟合非圆曲面轮廓-加工轨迹参数映射关系，获取所述加工轨迹的目标参数值；其中，所述映射关系通过以下步骤获取：预设加工工具偏离回转体工件的中心轴截面，并以圆弧为加工轨迹，确定待拟合非圆曲面轮廓的参数与加工轨迹的参数；基于所述加工轨迹和所述待拟合非圆曲面轮廓在第一方向和第二方向的投影，建立所述加工轨迹的参数与所述待拟合非圆曲面轮廓的映射关系；输入信息获取模块，被配置为基于所述加工轨迹的目标参数值生成数控机床的输入信息，以控制加工刀具偏离回转体工件的中心轴，并以圆弧为加工轨迹对回转体工件进行加工。13.一种回转体工件的数控加工系统，所述系统包括：加工工具，用于对回转体工件进行加工；计算设备，包括：处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被执行时使得所述处理器执行根据权利要求6所述的方法，用于控制所述加工刀具。14.计算设备，所述计算设备包括：处理器；以及存储器，其用于存储计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被执行时使得所述处理器执行根据权利要求1-10中任一项所述的方法。15.计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质具有存储在其上的计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行根据权利要求1-10中任一项所述的方法。16.计算机程序产品，所述计算机程序产品被有形地存储在计算机可读存储介质上，并且包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时使至少一个处理器执行根据权利要求1-10中任一项所述的方法。

技术总结

本发明提出一种非圆曲面轮廓的拟合方法、回转体工件的数控加工方法、装置、系统、计算设备、计算机可读存储介质和程序产品，其包括：预设加工工具偏离回转体工件的中心轴截面，并以圆弧为加工轨迹，确定待拟合非圆曲面轮廓的参数与加工轨迹的参数；基于所述加工轨迹和所述待拟合非圆曲面轮廓在第一方向和第二方向的投影，建立所述加工轨迹的参数与所述待拟合非圆曲面轮廓的映射关系。本发明使得加工工具运行轨迹简单，便于控制，大大降低了工件的加工难度和加工成本；计算简单，误差小，且所需的已知参数较少，适合实际工况中的应用。适合实际工况中的应用。适合实际工况中的应用。