基于实时插补的五轴加工非线性误差控制

五轴联动加工线性插补运动时,因旋转轴的影响,机床控制点的运动将使刀具中心偏离编程轨迹,产生非线性误差.以刀具工作台混合型五轴机床为例,在分析该类型五轴加工中非线性误差形成理论基础上,提出一种基于实时插补的非线性误差控制方法,在基于进给速度规划的轨迹插补之后,对插补中相邻插补点之间的非线性误差进行控制.最后通过仿真分析对该方法进行了验证.     

四元数五轴联动插补算法的研究

在深入分析五轴数控系统的运动机构配置的基础上,针对传统的基于矩阵或欧拉角的插补算法在旋转空间难以解决线性插值和加工要求等问题, 设计一种基于四元数五轴联动的插补算法,不仅简化了插补计算量,同时能够使刀具从一点平稳的运动到另一点,而且插补的轨迹更光滑连续.文章引入四元数理论,重点研究了四元数在构造数学模型和运动变换中的应用,并在Matlab中成功的进行了仿真.实验结果表明了该算法的可行性和可靠性.     

通用RTCP算法的研究与设计

由于旋转运动的影响,五轴加工时会产生非线性运动误差.RTCP(旋转刀具中心点)功能可使数控系统自动对控制轴进行实时线性补偿,从而保证插补点始终位于编程轨迹上.在深入分析五轴机床运动结构的基础上,设计一种集成了RTCP功能的插补算法,并给出了算法的理论误差分析以及仿真实验结果.实验结果表明该算法可以有效减小非线性误差,且简单易行,还能充分满足实时性要求,可广泛应用于现代CNC系统中.     

五轴联动激光切割机数控系统空间直线和圆弧插补算法的研究

在示教生成零件加工程序的基础上,讨论了空间直线和圆弧的插补算法以及空间绝对坐 标到机床运动坐标的变换,并对插补算法的误差进行了分析.这种插补算法通过控制五个联 动的运动轴,可实现空间任意直线和圆弧的插补,从而在理论上使激光切割机能完成对空间 曲面的切割加工.     

五轴加工用刀具中心点插补算法的设计与实现

针对数控系统在五轴加工中,只能提供机床坐标系下轴指令编程的问题.基于双转台五轴机床运动学转换关系,综合考虑机床动力学约束和加工路径约束,通过在实时插补中完成工件坐标系下编程指令到机床控制点的转换,来实现五轴加工用刀具中心点插补功能.使得数控系统可以在旋转轴插补的同时,自动对控制点进行实时补偿,确保刀具中心点位于编程轨迹,从而使五轴加工程序能够在不同配置结构的机床上运行,简化加工程序编制,增强程序代码的可读性.     

五轴高速高精加工的新型插补算法的研究

传统CNC系统提供的直线和圆弧插补功能不能满足曲线和曲面造型的加工要求.本文针对当前五轴高速高精加工复杂轮廓零件的需求,设计一种新型的四元数-五次样条插补算法.具有该插补功能的CNC系统在进行加工时,不仅缩短了程序处理时间,而且改善了速度、加速度和有限加加速度的平滑程度.将算法在MATLAB中进行仿真实验,实验结果证明了该算法的可行性和可靠性.     

CNC系统中曲面交线加工刀具轨迹直接插补

提出并实现了在CNC系统中完成曲面交线加工刀具轨迹直接插补的构想,可极大提高 CNC系统的几何轨迹控制能力和使用性能.给出了一个适用于球头刀加工的插补算法及其 加工误差估计,证明了算法的稳定性.理论分析和实践表明,该算法精度高、计算量小且稳 定.     

数控加工中螺旋插补功能的使用

螺旋插补功能是各类加工中心的数控系统所具有的一个基本功能，在加工编程中灵活使用此功能可以给编程者提供解决某些加工需要的特殊手段。这里结合笔者在工作中的实际经验，介绍几种螺旋插补功能的使用方法。一、利用螺旋插补功能加工螺纹螺旋插补功能实际上是由X-Y平面内的圆弧插补运动（G02和G03）和Z轴的直线插补合成的运动，因此，具有圆弧插补功能的机床都是可以3轴以上联动的设备。利用螺旋插补实现螺纹加工实际上就是使用成型的螺纹铣刀沿螺旋插补轨迹进行铣削加工的过程。图1所示的是铣螺纹加工示意图。图2为刀具运动轨迹轴向投…     

五轴联动数控系统RTCP技术的研究与实现

为了实现高效的五轴加工,本文对五轴RTCP技术进行深入研究,通过对旋转角度的细分及插补点处非线性误差补偿,减小了加工中的非线性误差并满足补偿算法的实时性,通过对各轴速度进行约束的前瞻算法、减小了加工过程中的机床振动,从而提高了工件表面的加工质量.本文提出采用基于参数配置的运动学模型,提高了工件程序的可移植性.最后将该算法添加到GJ-310数控系统中,并进行了试验验证,结果表明该算法可以满足加工要求.     

一种快速直线脉冲增量插补算法

提出了一种应用于数控加工的快速空间直线脉冲增量插补算法。该算法在插补过程中只进行整数运算,每次插补计算可以得到两个进给步的三坐标轴进给脉冲增量。提高了直线插补的运算效率,而误差小于0. 707个脉冲当量。     

五轴联动数控加工中的微小程序段插补方法

针对五轴联动数控系统在加工微小程序段时频繁启动/停止导致机床产生剧烈振动的问题,提出一种五坐标微小程序段插补方法.该方法能够对多个微小程序段进行统一加减速处理,在保证加工精度的同时,实现对微小程序段的连续加工.五轴联动数控系统上的仿真实验结果表明该方法减少了加工微小程序段时的加减速频率,提高了加工速度.     

基于弧长的渐开线插补新算法

现有的圆的渐开线插补方法没有利用弧长作为计量方式的算法,基于该情况,提出一种新的渐开线插补算法.分析曲线曲率与插补误差的关系,确定使用直线加减速算法控制插补速度.依据数字增量插补算法原理,根据进给速度和插补周期,确定每步的进给弧长.利用弧长公式求出渐开线的弧长表达式,根据前一个插补点的滚动角确定相邻插补点的滚动角及坐标,计算出各个坐标轴的进给量.该方法既保证加工质量又保证加工速度,即为高精高速的渐开线插补新算法.     

空间曲线的六轴联动控制算法研究与测试

针对六坐标空间的复杂曲线的加工,提出六轴联动的控制算法。根据六轴之间的运动关系,合成其进给速度,由之推导出插补变量值,得出相应的六轴插补坐标值,实现动点的稳速控制。采用该控制算法在自主研制的六轴嵌入式数控工具磨削系统中进行锥刃磨削的多轴联动插补测试,根据锥刃铣刀的数学模型得出插补算式。仿真与实际磨削测试表明,该六轴联动控制算法切实高效,实现复杂曲线的六轴联动控制,进给的合成速度控制恒定,能确保高质量加工。     

跳度限制的拐角运动学平滑算法

针对数控系统在高速加工过程中由于速度或加速度曲线不平滑导致惯性振动等问题,提出一种适用于高速、高精加工的新型拐角运动学平滑算法.该算法通过分析拐角附近的进给参数和跳度限制加速度曲线来精确计算进给运动在拐角处的最大转接速度和持续时间,生成可以精确控制拐角轮廓误差的光顺轮廓轨迹;该轮廓轨迹所组成的刀具路径可达到G3连续,加速度曲线可达到G1连续,实现在拐角处不间断进给运动,显著减少惯性振动和进给冲击.在Windows7系统(2 GHz,i5处理器)下,RTX8.0控制的X-Y实验平台中对比Bézier曲线插补算法,该算法在加工414.2 mm长的刀具路径时,拐角转接运动的持续时间减少近30%,在减少加工时间和提高加工质量方面潜力很大.     

面向高质量加工的NURBS曲线插补算法

通过分析数控系统加工时常用的插补算法的特点,提出一种基于NURBS曲线的插补算法.该算法包括速度规划和实时插补两部分:速度规划部分考虑了工件加工时允许的最大轮廓误差,以保证高速运行过程中加速度的连续,使机床运行平稳,避免产生大的冲击;实时插补部分应用弦截法计算插补参数,能将实时插补产生的速度波动控制到理想水平,进一步减小了机床震颤.仿真实验结果表明,文中算法能够减小机床振动,实现高质量加工.     

多坐标曲面加工中进给速度的优化控制1)

介绍了基于曲面CNC(Computer Numerical Control)直接插补方式的多坐标曲面加工中进给速度的控制原理.综合考虑刀具相对零件表面切削进给速度的恒定,曲面形状引起的各运动轴速度及其变化率不超过伺服驱动能力,以及机床在启动、停止和速度变化时的平滑加减速运动控制等因素,实现了进给速度的合理确定与控制,可有效提高曲面加工质量和加工效率.     

基于智能运动控制器的二次插补算法

本文设计了基于智能运动控制器的二次插补算法，插补运算分两次，采取离线粗插补和实时精插补来完成，大大提高了系统运作的实时性和可靠性。这种算法对多轴联动、机械手、机器人等运动控制的设计具有一定的参考价值。     

数控系统新参数域样条曲线加工算法

针对样条曲线参数域与时间域不一致,导致在数控系统的连续微段加工中,重构样条曲线无法快速递推插补,计算效率低;而直接等参数增量递推,又会带来节点速度突变、位置精度差的问题.故提出了实现参数域和插补周期数统一的域变换算法,建立了新参数域下的五次样条曲线,并且给出了基于该曲线的柔性加减速条件下节点切矢量及二阶导矢预计算,及曲线快速递推的算法.应用新算法的微段加工实验表明,加工效率提高了约3.3倍,而递推插补运算时间的减少到直接利用曲线公式插补的1/3.因此算法通过新型样条重构及快速递推提高了插补计算的速度,同时,在保证精度的条件下,基于新样条的速度规划减少了微段加工频繁加减速,提高了加工效率,提升了数控系统的性能.     

插补轨迹预补偿交叉耦合控制算法研究

本文提出了一种适用于高速运动控制设备的插补轨迹预补偿算法的交叉耦舍轮廓控制方法.插补轨迹预补偿算法是将插补输出经过一次运动规划之后的结果作为输入量,结合系统位置跟踪误差的模型,对输入数据做进一步的补偿.补偿量的大小与XY轴进给速度及实时目标位置的切线方向有关.将插补轨迹预补偿作为系统的前馈环节,交叉耦合轮廓误差补偿作为系统的反馈环节,较好的实现了交叉耦合控制与插补轨迹预补偿之间的协调.该方法应用在伺服跟踪圆轮廓的实验结果表明,插补轨迹预补偿的交叉耦合轮廓控制方法能有效提高轨迹精度与速度稳定性.     

NURBS曲线实时插补中的速度规划算法

大多数现有的NURBS曲线实时插补算法并未考虑速度方向的变化给各运动轴带来的影响,这会导致加工过程中单轴速度的剧烈变化.提出一种能保证各运动轴平稳运行的速度规划算法,它在满足精度要求的前提下,通过控制切向加速度和加加速度进行速度平滑,并根据各运动轴的当前速度和机床的实际性能再次调节进给速度,保证了机床的平稳运行.模拟实验证实了该算法的有效性.