对等间距法逼近三次样条曲线的再研究

数控加工列表曲线时,通常先求出列表曲线样本点的三次样条插值方程,然后再利用直线或圆弧进行逼近。针对传统的三次样条曲线的直线逼近方法进行了再研究,提出了一种改进的等间距法,实现了三次样条曲线的直线逼近。该方法具有计算简捷,产生的数控代码较少,逼近误差可控等优点。在VC++环境下开发了基于此方法的列表曲线加工的数控系统,通过实例验证了该方法的有效性。     

参数曲线直接数控插补通用算法研究

目前商用的CAD/CAM软件对样条曲线的数控编程都采用直线或圆弧逼近的方法.因为目前的绝大多数数控系统还没有象加工直线和圆弧一样的样条曲线插补指令.这将导致复杂曲面精密加工时数控程序特别长,在程序调试、修改、传输、存储等方面带来一系列问题.本文在数控直接插补复杂参数曲线方面做了一些探讨,提出了一个通用的参数曲线直接数控插补的算法,以二次Bezier为例详细介绍了该算法的实施过程,最后利用任意二次Bezier参数曲线进行了验证,结果完全正确,且插补误差小于一个脉冲当量.     

自由曲线轮廓数控刀具路径生成及加工

介绍了一种平面自由曲线轮廓用圆弧和直线拟合生成数控加工刀具路径的方法,该方法依据曲率变化情况,对需加工的截面轮廓曲线进行分段,分别用圆弧和直线线段去拟合,采用控制总体最小误差的方法,计算得到拟合圆弧和直线线段的空间位置参数,借助绘图软件,画出拟合的圆弧和直线线段,通过测量计算得到圆弧和直线的端点坐标,然后用简单插补指令生成数控加工刀具路径程序.以某成型刀具刀盘的加工为例,详细介绍了此方法的应用,实现了具有复杂回转面轮廓曲线零件的手工编程加工,经检验应用此方法加工的刀盘零件完全符合相关要求.     

面向复杂回转曲面的数控车削自动编程软件开发

为了获取复杂回转曲面的数控车削程序,在Windows平台上利用QT4.8开发出了面向复杂回转曲面的数控车削自动编程软件。在考虑回转曲面特点的前提下,提出了采用回转曲面轮廓母线表示回转曲面的方法。通过使用多种曲线段光滑拼接,该软件实现了回转曲面轮廓母线的表达,运用等误差直线逼近轮廓母线的方法,获取刀具轨迹曲线,计算轨迹节点坐标,结合所开发的数控系统特点,生成数控加工程序。通过数控加工实验,验证了该自动编程软件是可行的。     

基于AutoCAD平台的非圆曲线数控加工自动编程

数控自动编程是生成数控代码的一种有效方法.文章论述了一种基于AutoCAD软件平台的轮廓中含非圆曲线的零件的数控加工代码自动生成的方法.利用VB作为二次开发工具,对AutoCAD软件进行二次开发.该模块首先识别零件轮廓中的直线、圆弧和非圆部分,然后对非圆部分应用近似双圆弧插补算法进行圆弧逼近,最终实现了轮廓中含非圆曲线零件的几何识别、插补拟合及数控加工代码的自动生成,并给出了最大插补误差.对文中所述实例,当取点半径为3mm时,其最大插补误差小于0.001mm.     

MATLAB仿真在数控伺服系统轮廓误差分析中的应用

分析了数控系统的伺服结构,根据数控伺服系统模型的传递函数,从数学上分析了直线轮廓和圆弧轮廓数控加工的轮廓误差.利用MATLAB的SIMULINK对数控伺服系统进行了建模,分别给出了直线轮廓加工、圆弧轮廓加工和螺旋线轮廓加工的轮廓误差仿真图形.该仿真结果与数学分析计算结果一致.     

基于AutoCAD和VB的非圆曲线零件铣削自动编程

目前数控加工所需的数控程序普遍采用数控自动编程。针对AutoCAD软件设计的非圆曲线零件,提出了一种数控加工代码自动生成方法。利用VB作为二次开发工具,对AutoCAD软件进行开发,使其能够识别零件轮廓中的直线、圆弧和非圆曲线,然后用VB读取非圆曲线的轮廓特征参数;利用VB实现数控编程中非圆曲线的等误差直线逼近,最后自动生成数控加工程序,从而实现非圆曲线零件的铣削自动编程。     

一种基于误差控制的曲线逼近数控加工策略研究

针对产品的非圆曲线几何轮廓加工,提出一种基于逼近误差的最佳逼近点搜索算法,实现了非圆曲线特征信息完整保留。研究了集成曲线逼近加工策略的数控自动编程系统,能自动识别非圆曲线、圆弧以及直线,自动生成的数控加工代码可在多系统的数控机床上应用,提高了复杂产品的加工效率和精度。     

自由曲面数控加工混合刀具路径生成算法研究

为了解决自由曲面数控加工中大量微小直线段逼近刀轨曲线带来的加工效率低,切削不平稳,加工表面光洁度差等问题,提出一种由直线段和B样条组成的混合刀具路径生成算法,包括多准则刀位分段点识别法和主特征点自适应拟合法。多准则刀位分段点识别法首先通过点距准则提取刀具路径中的长直线段分段点,其次采用K-cosine和三点构圆准则对拐角分段点进行一次和二次筛选,最终得到刀位点列所有分段点。主特征点自适应拟合法根据离散刀位点的曲率信息提取主特征点作为初始拟合点集进行B样条曲线的最小二乘拟合,通过对拟合误差的判断自适应地添加主特征点,不断迭代该过程找到目标曲线。实验表明:所提出的多准则刀位分段点识别法能够准确识别刀具路径中的分段点,主特征点自适应拟合法在控制顶点数以及计算效率上均优于传统递增法,生成的混合刀具路径在自由曲面数控加工中有效可行,具有一定理论意义和工程应用价值。     

数据采样插补算法的研究

直线和圆弧插补是数控系统中最基本的插补方法,插补算法的优劣直接影响加工速度和精度.文中介绍了数据采样法的直线和圆弧插补算法的基本原理,并对插补误差进行了分析.利用极坐标参数,提出了一种内接弦线逼近圆弧的改进算法.改进后的算法,避免了插补过程中插补值过象限问题,简单直观,易于实现.此方法提高了计算速度,保证了加工精度,为插补软件的实现提供了参考.     

数控机床加工非圆曲线的程序编制方法

对在数控机床上不能直接进行插补加工的非圆曲线、列表函数，提出了用三次样条函数插值、用双圆弧逼近加工轮廓线的方法，并给出了在计算机上予以实现的流程图。     

Machining accuracy improvement in five-axis flank milling of ruled surfaces

The aim of this study is to develop a new adjustment method for improving machining accuracy of tool path in five-axis flank milling of ruled surfaces. This method considers interpolation sampling time of the five-axis machine tools controller in NC tool path planning. The actual interpolation position and orientation between G01 commands are estimated with the first differential approximation of Taylor expansion. The tool swept volume is modeled using the envelope surface and compared with the design surface to determine the deviation, which corresponds to the machining error induced by the linear interpolation. We propose a feedrate adjustment rule that automatically controls the tool motion at feedrate-sensitive corners based on a bisection method, thus limiting the maximum machining errors and improving the machining accuracy. Experimental cuts are conducted on different ruled surfaces to verify the effectiveness of the proposed method. The result shows that it can enhance the machining quality in five-axis flank milling in both simulation and practical operation.     

电火花线切割加工中上下异型体轨迹合成的同步线性化

具有4轴以上联动功能的线切割机能加工上下异型的直纹曲面，等步长的直线逼近法被普遍用来实现上下异型体中对应曲线间的同步线性化，这种简易的逼近方法使数控加工代码变得冗长。针对这一问题，提出了轨迹合成中的等误差直线逼近法，使具有非圆轮廓曲线的三维直纹曲面的数控代码量得到明显压缩。     

Augmented Taylor's expansion method for B-spline curve interpolation for CNC machine tools

In computer numerical control (CNC) systems, parametric curves can be used instead of a large amount of linear blocks to describe tool paths for freeform surface or curve machining. However, existing parametric curve interpolation methods may cause large feed fluctuations or even a failure of the machining process near the sharp corners of a parametric curve. Therefore, a parametric curve interpolation method with an error correction and failure prevention scheme is required. In this paper, the augmented Taylor's expansion (ATE) method for computing B-spline curve parameters is proposed. A group of calibrators consisting of the knots and the arc lengths between adjacent knots are pre-computed before the interpolation starts. The parameter is computed based on Heun's method in a prediction–correction manner, and the accumulated errors caused by the cut-off errors of Taylor's expansion are eliminated by the calibrators at the knots. To cope with the extreme cases that usually occur near the sharp corners of a curve, a linear parametric interpolation between the previous parameter and its next calibrator is carried out when Heun's method fails to obtain a parameter in the domain. Simulation and experimental results show that, when the arc length increments are kept small enough near the sharp corners, the ATE method attains high accuracy and robust computation. The proposed method is also applicable to the NURBS curves.     

一种全新的数控插补原理研究及拟合效果论证分析

针对当前数控机床加工非球面曲线时,由于插补原理的不足导致加工精度较低的问题,提出一种全新的速度插补原理:通过轨迹曲线分解和机床联动控制,可以实现数控机床非球面曲线成形的理论运行轨迹与实际运行轨迹的高精度拟合。详细论述了速度插补原理的具体实现过程,通过仿真实验分析和加工实效分析,充分论证了速度插补原理相对于传统插补原理的优越性。     

基于差分插补原理的数控系统加减速规划

为了实现基于差分插补原理的数控系统加减速控制,以直线与圆锥曲线为研究对象,对差分插补运动进行研究。通过分析差分插补中基准轴与非基准轴的运动特点,制定详细的加减速控制策略。对圆锥曲线进行分区处理后,实现了差分插补加减速控制策略的统一。通过译码获得的速度参数能够应用到多种加减速模型中,实现准确地起停电机,保证插补加工位置的准确性。加工实验结果表明:差分插补加减速控制策略实现了数控系统的加减速功能,为保证数控系统的加工效率与质量、适应现代化生产加工要求奠定了基础。     

基于HPGL的数控裁床加工系统方案设计与实现

为提高数控裁床自动化生产水平,设计一种数控裁床加工系统方案。围绕数控裁床运动速度控制和轨迹插补算法等关键技术点,根据HPGL协议的数据特性,提出数控裁床CNC加工数据生成方法,设计一种基于线段分段的速度控制方法来生成速度列表,并基于微软基础类库MFC开发上位机,实现处理曲线中各线段的运动速度控制的功能。设计将加工插补算法与数据栈相结合的应用方法,并运用STM32F103开发下位机,实现计算各线段的插补步进量并进行轨迹控制的功能。通过样片测试,验证了所设计的数控裁床系统具有用于实际加工的可行性和高效准确性,能有效满足生产需要。     

高档数控机床NURBS曲线Newton Rapson迭代的插补算法

为了解决NURBS曲线在Taylor一阶、二阶展开式求解曲线插补坐标点ui+1,存在计算量大、插补时间长等问题,提出一种Newton-Rapson迭代法的NURBS插补算法。该插补算法可以减少插补计算量和插补时间,提高插补精度,并提高曲线加工的效率。仿真实验结果表明,Newton-Rapson迭代法的NURBS插补算法计算过程简单、切实有效,具有可行性和实用性,满足数控系统实时、高速、高效率插补的要求,在其他数控插补的过程中具有很强的借鉴意义。