SDI算法在成型铣刀后刀面数控磨削加工中的应用

针对成型铣刀后刀面为螺旋曲面，其数控磨削加工轨迹插补的特点，采用曲面直接插补(SDI)算法，提出了一种适合于复杂曲面类零件加工轨迹的CNC轨迹直接插补模式，为其他类多坐标复杂曲面零件精密高效加工轨迹控制提供了分析方法和借鉴。     

基于双圆弧步长伸缩数控插补非圆曲线算法的研究

为了加工出高质量的非球曲面器件,超精密非球曲面数控系统的数控插补算法非常重要。根据所要加工的非球曲面零件,采用了一种新的非圆曲线数控插补算法“双圆弧步长伸缩数控插补算法”。这种算法采用双圆弧段逼近方式,其双圆弧段彼此相切,一阶导数连续,并且步长可伸缩,其数控插补误差可进行控制。因此加工后的工件表面整体光滑,插补曲线的质量很高,而且适用性很广泛。最后用所研制的数控插补算法进行了大量的磨削加工试验,试验结果表明:该插补算法能加工出高质量的非球曲面零件,加工后的零件面形精度为O.30μm,其表面粗糙度Rrms=11.555nm,Ra=8.538 nm。     

五轴联动双NURBS曲线的生成与插补方法研究

针对现行复杂曲面加工常采用的五轴联动线性插补方法速度、精度较低且数控文件大等缺点，利用非均匀有理B样条（NURBS）曲线在表示空间曲线时具有的优势，提出了一种适合于五轴联动实时插补运算的双NURBS曲线指令格式，同时介绍了这种格式数控代码的生成过程及插补方法。通过实例表明所提出的方法可以完全克服五轴线性插补方法的不足之处。     

基于STEP-NC的NURBS曲面插补方法研究

讨论了旧的数控编程接口标准ISO6983的缺点,研究了基于新数控编程接口标准STEP-NC的数控系统中的NURBS曲面插补技术.介绍了STEP-NC标准中关于NURBS曲面的描述,详细讨论了NURBS插补原理,插补预处理,NURBS曲面加工路径规划和实时插补轨迹生成算法,并给出了实例和仿真结果.NURBS曲面插补技术的研究为进一步研究STEP-NC数控系统奠定基础.     

自由曲面实时插补技术及其改进研究

本文指出了传统离线编程方法的不足,提出了自由曲面直接插补控制方法,提出了对传统插补方法的修正偏置算法及针对实时插补技术的速度修调,阐述了实时插补算法轨迹的生成过程、该插补算法基于曲面曲率等几何信息控制加工误差及切削步长、切削行宽,生成的刀具路径具有一定的自适应性。     

单片微机控制装置的设计技巧(三)

四、轨迹插补控制数控装置在加工工件时根据指令控制磨削出各种直线、凸圆或凹圆、甚至椭圆形状及其组合的表面,亦可由它们来逼近各类曲线(如渐开线、摆线等)。椭圆轨迹可通过圆轨迹在某一轴     

数控加工中基于自由曲面表面特性的刀具路径安排

目前CNC上的轨迹控制功能仍主要是直线和圆弧插补,因此当加工自由曲面时,大多只能采用直线或圆弧逼近算法来对曲线进行逼近处理。针对数控加工的实际需求,现在数控系统技术人员对数控机床插补器进行研究并开发出了许多曲线和曲面插补功能。基于曲线插补,在保持进给速度尽可能恒定的条件下,对刀位路径和刀位速度进行离线的曲线拟合,以便于得到用于数控加工的刀位文件。这种方法能有效解决进给速度的波动问题,并能有效压缩刀位文件。为此,提出几种算法来拟合刀位路径和刀位速度轮廓曲线。曲线和曲面插补在数控代码数据量和逼近误差方面都有较大的改善。     

异型柱面数控车铣加工轨迹插补技术

针对异型柱面CNC车铣组合加工轨迹插补特点，引入并成功运用了曲面直接插补（SDI）思想，提出了异型柱面CNC车铣组合加工集成式CNC轨迹插补模式，成功地解决了异型柱面CNC车铣组合加工轨迹实时插补控制问题，研究了轨迹插补算法。算法简单、实用。     

任意凸轮曲线的高精度等速CNC磨削

基于凸轮磨削过程中恒磨削力要求恒线速度的加工机理,通过三次参数样条方程得到凸轮的理论曲线,采用微直线段取代微弧进给,得到砂轮轴心轨迹曲线的插补方法。分析了凸轮磨削精度、进给速度与插补参数之间的关系,实现凸轮曲线的高精度等速实时插补。该方法还可以推广到一般加工平面封闭曲线的CNC机床。     

数控系统高性能微段插补技术研究与应用

针对在复杂曲线曲面加工时,由CAM产生的连续微段在加工中由于频繁加减速所带来的加工精度和速度的矛盾问题.在CNC中采用微段插补技术对连续微段进行实时样条重构及递推插补以实现对曲面的高速高精度加工.给出的微段插补技术包括新设计的代数指数样条函数,结合速度规划给出的样条重构及样条曲线的递推插补算法.应用微段插补技术进行的样件数控加工实验中,在保证原曲线加工轮廓误差的同时,加工轨迹以μm级精度逼近原曲线,并且加工速度提高了5～5.4倍.实验结果表明,算法在加工轨迹的整体上实现了进给速度的平滑衔接,在加工过程中避免了频繁的加减速,机床运行平稳,加工精度高,表面质量好的同时提高了加工效率.     

基于过控制顶点曲线的微线段过渡插补方法

针对微线段数控加工过程中的插补问题,为减小微线段数控加工中的速度波动,实现转接点的平滑过渡,提出过控制顶点曲线的过渡插补算法。首先构建微线段曲线的过渡矢量模型,根据基于特征多边形顶点的曲线模型的几何特性,构建过控制顶点曲线的过渡矢量模型,然后采用过控制顶点曲线过渡模型对微线段进行插补计算,根据加工误差计算控制顶点,确定约束速度并实时进行前瞻处理,最后通过实例进行了验证。实验结果表明,所提出的方法有效地提高了微线段转接速度,缩短了加工时间,实现了曲线的平滑过渡。     

TRAJECTORY GENERATION AND CONTROL FOR NON-CIRCULAR CNC TURNING

A trajectory generation method which is based on NURBS interpolation is studied to improve the fitting accuracy and smoothness of non-circular cross section and obtain higher accuracy of the final non-circular profile control. After using the NURBS, the most optimized and smooth trajectory for the linear actuator can be obtained. For the purpose of machining the non-circular cross section by CNC turning, the fast response linear actuator has been used. The control algorithm which is compound control of proportional-integral-differential （PID） and iterative learning control has been developed for non-circular profile generation. By using the NURBS interpolation and the compound control of PID and iterative learning control, the final motion accuracy of linear actuator has been improved, therefore, the machining accuracy of the non-circular turning can be improved.     

非圆齿轮齿面加工余量匀化工艺研究与实现

针对非圆齿轮加工中,由齿坯节曲线曲率变化所引起的分次进刀过程中齿面加工余量分布不均的问题,提出一种匀化非圆齿轮齿面加工余量的工艺方法。以非圆齿轮插削工艺为研究对象,基于插齿加工原理,对齿面加工余量分布不均的成因进行了分析;在此基础上建立了非圆齿轮匀化工艺插削联动模型,通过实时调整插刀与齿坯的几何位置关系,实现了非圆齿轮齿面加工余量的匀化;开发了非圆齿轮插齿CAM系统,利用CAM系统对齿面加工余量匀化工艺进行了仿真验证,仿真结果表明,所提工艺方法正确、可行;将匀化工艺集成到自主开发的齿轮加工数控系统中,进行了非圆齿轮插削加工试验,试验结果表明,所提工艺方法能够有效匀化齿面加工余量;对加工出的非圆齿轮齿面进行了三维形貌检测,检测结果表明,所提工艺方法能够显著提高非圆齿轮的加工精度与表面质量。     

基于圆柱插补的槽辊加工方法

通过双圆弧逼近曲线的方法解决了使用圆柱插补加工槽辊类零件时,因为普通数控设备没有非圆曲线插补功能而无法加工的问题,从而扩大了设备的利用率。     

An interpolation method for the open CNC system based on EPM

A typical open computer numerical control (CNC) system should own the capability of being redeveloped easily and effectively, and any improvements of interpolation algorithm or machining technique could be put into practice by users conveniently. However, this is not always available in the current open CNC systems. To solve this problem, an interpolation method based on external profile mode (EPM) is introduced to improve the universality and the performance of an open CNC system in this paper. The method is realized with a rough interpolation in the PC host and a fine interpolation in the slave motion controller. With this method, various interpolation algorithms can be easily realized in the rough interpolation when machining complex contours. Meanwhile, the machining parameters during each interpolation cycle can be wholly determined by the host, so a real-time adjustment of machining parameters can be accomplished during the interpolation. The working principal of EPM is presented in this paper, and the realization of interpolation algorithms with the proposed method is described. A look-ahead algorithm for determining the machining parameters of each segment is implemented based on the length of segments in the rough interpolation. An acceleration/deceleration strategy with confined jounce is proposed in the look-ahead algorithm. The experimental results of specific profile interpolation show that the interpolation method based on EPM can make the open CNC system more universality and high performance.     

非圆曲线的逼近法数控加工

以椭圆形零件的数控加工为例,阐述了逼近法在非圆曲线形零件数控加工中的应用。由于一般数控机床的编程代码只具有直线插补和圆弧插补功能,因此对于非圆曲线的数控加工大多采用小段直线或小段圆弧去逼近轮廓曲线,完成数控编程。     

宏编程在非圆曲线加工中的应用研究

数控机床通常不具备非圆曲线插补功能,但在生产实践中,往往遇到许多非圆曲线的零件需要加工,若采用手工编程,计算量较大且计算繁琐;若采用自动编程,从几何造型到后置处理需要较长时间,效率低下且经常受到各方面条件的制约。为了解决这个问题,本文在分析了非圆曲线拟合原理的基础上,以实例分析方法研究了宏程序在非圆曲线加工中的应用,实践证明,宏编程简单易用、方便、灵活,加工精度和表面质量较高,能够完成非圆曲线的高效高品质加工。     

曲轴非圆磨削运动中动态误差及补偿

动态误差是影响曲轴非圆磨削加工精度的主要因素,动态误差补偿可实时修正磨削过程的各种误差,保证补加工工件的加工精度.通过分析曲轴非圆磨削过程中动态误差产生的原因,对非圆磨削中数控系统的伺服滞后误差进行了定量分析,并对以恒线速度为基础的运动模型进行了仿真计算,计算结果表明,伺服滞后误差严重影响加工精度,且数控系统的调整只能减少伺服滞后误差,不能消除伺服滞后误差.提出了采用神经网络预测曲轴非圆磨削过程的误差,并对补偿数据进行必要的延迟处理后进行相应的补偿,以解决在线测量的角度偏差.通过离线测量加工试验表明,采用径向基函数网络较好地解决了曲轴非圆磨削过程中的误差补偿.     

考虑切削力干扰的多轴联动伺服系统仿真分析

基于机床伺服系统性能分析需求,建立了X轴、Y轴的伺服控制系统模型。在此模型的基础上,将四象限插补算法引入到控制系统模型的仿真中,研究了多轴联动情况下PID参数对圆弧插补指令偏差的影响。考虑加工过程中切削力因素的影响,将加工过程中采集的实际力信号添加到多轴联动仿真模型中。仿真结果表明：实际的切削力因素对控制系统特性的影响显著,在PID参数优化时考虑实时切削力的影响具有一定必要性。     

LOOK-AHEAD ALGORITHM FOR VELOCITY CONTROL BASED ON PARAMETERIZED CURVE INTERPOLATOR

To avoid suffering gouge and transient overshooting in high speed cutting machining, a novel parametefized curve interpolator model with velocity look-ahead algorithm is proposed. Based on a prearrangement step interpolation algorithm for parameterized curves and considering high curvature points, parameterized curve tool path is divided into acceleration segments and deceleration segments by look-ahead algorithm. Under condition of characteristics of acceleration and deceleration stored in control system, deceleration before high curvature points and acceleration after high curvature points are realized in real-time in high speed cutting machining. Based on new parameterized curve interpolator model with velocity look-ahead algorithm, a real cubic spline is machined simulativly. The simulation results show that velocity look-ahead algorithm improves velocity changing more smoothly.