五轴数控系统联动控制方法研究

提出了多轴联动控制的新思路,通过对五轴数控系统模型的分析,建立坐标系,根据坐标变换理论,推导出五轴数控系统的顺运动学数学模型。通过求解雅可比矩阵及广义雅可比逆矩阵,得到五轴数控系统各轴的运动量,实现联动控制。计算机仿真结果表明,此方法能够实现五轴数控系统的高精度联动控制。     

基于智能运动控制器的开放式多轴联动数控系统

提出了一种以工控机为支撑平台,利用智能运动控制器对多轴联动进行位控的开放式闭环数控系统。介绍了该系统的功能,硬件和软件设计方法。实践证明,基于智能运动控制器的数控系统完全可以实现较高精度的实时控制,而且具有开放性,可实现对多轴联动的开环和闭环控制。     

数控系统的实时插补及加减速控制

为满足数控系统的高速度、高精度、高效率和高可靠性,本数控系统采用了快速插补运算技术,以提高直线、圆弧插补运算性能,实现复杂曲面零件微小区段的逼近,并在插补前采用加减速控制,使加工轮廓误差减至最小.     

数控系统加减速控制方法的研究

系统的介绍了一种步进电机直线加减速的控制方案,核心内容为如何根据加工线段的剩余长度判断减速区域.此方法大大缩减了加工时间,有效地提高了加工效率,且具有智能控制的特点.该算法已经在自行开发设计的数控系统中应用并得到验证.     

多轴联动线性插补及其“S加减速”规划算法

文章将速度的S曲线加减速规划算法用于多轴联动线性插补的前加减速处理。推导了插补迭代公式,并给出了实现算法,将该规划算法用于多坐标联动纤维缠绕机的数控系统中,效果很好。     

数控系统的直线和S形加减速研究

推导出了用于机器人及机床控制器前加减速的直线加减速和S形加减速的离散采样迭代公式。实际减速点和理论减速点不重合，在减速过程中会出现一段时间的低速运行，为了消除低速运行段，提出了按照实际的剩余长度重新计算加速度和加加速度的算法，对该算法进行了仿真和实验验证，结果表明，该算法可有效地消除减速过程中的低速运行段。     

SNC—316型可转位刀片周边磨床数控系统三坐标联动控制系统

介绍笔者参与国家“八五”攻关项目过程中所从事的研究工作－可转位刀片击边磨床三坐标联动控制,包括硬件环境简介,插补数学模型的建立和控制软件的编制。     

实现两轴联动的逐点比较法-直线插补的改进算法

逐点比较法是轮廓插补算法之一,曾在数控机床中被广泛采用,但由于它存在不能实现两轴联动的缺点,限制了其应用。本文提出了一种改进的逐点比较法,在保持其原有优点的基础上,克服它存在的缺点,不仅实现了两轴联动,并在一定程度上提高了插补精度。     

NUM数控系统在五轴插补上的特点

NUM数控系统以其功能的复杂性、开放性和灵活性而著称。在五轴加工机床上,表现出的功能及特点如下:(1)RTCP(RotationAroundToolCenterPoint:绕刀具中心点旋转功能)　本系统以刀具中心点为基准进行自动补偿,它可根据被加工曲线在空间的轨迹,自动对五轴机床中的旋转轴进行补偿,以确保球形刀具的中心点在插补过程中始终处在轨迹上。该功能同时激活倾斜面功能。RTCP功能被安装在PC机上并在Windows环境下运行。安装时产生一个包含描述旋转轴运动的宏程序。(2)N/MAutoFunction(N/M自动功能)　在五轴机床插补时,允许最多5个轴用手动进行…     

卧式五轴联动加工中心数控系统改造

20世纪90年代，我公司从美国引进了一台二手OM3型卧式五轴联动加工中心，该加工中心是美国70年代末（生产）80年代初（改造）的产品。由于其电气控制系统十分陈旧，设备到厂安装后已经无法调试。加之数控系统损坏，亦无法修复，所以一直闲置未投人使用。2004年，公司从德国进口了一套SIEMENS 840D五轴联动数控系统，我们用之改造了该机的控制系统。     

用于五轴联动数控机床的曲线插补控制策略

为实现复杂曲面零部件的高速高精数控加工,提出了一种用于五轴联动数控机床的曲线插补控制策略.实现该控制策略的数控机床控制器将控制任务分为非实时任务和实时任务两部分.非实时任务包括刀具路径信息中位置矢量的曲线插值计算和刀位矢量的曲线插值计算;实时任务包括位置矢量插值曲线和刀位矢量插值曲线的实时插补计算,以及插补点坐标的逆机床运动变换.加工实验表明,该插补加工方法町以用于五坐标数控机床的运动控制,具有良好的应用前景.     

五轴NURBS插补中的速度前瞻控制方法

为提高五轴非均匀有理B样条的插补精度,减轻段间转接时对机床的机械冲击,提出了一种速度前瞻控制处理方法.采用曲率圆逼近的方法建立了插补误差计算模型,并推导出满足插补误差要求的最小曲率半径与进给速度间的关系.采用数值分析方法预先计算出减速点的参数值,对样条插补进行了加减速前瞻规划处理.实时插补时对样条曲线上曲率半径较小的地方进行减速处理,以提高插补曲线的逼近精度.实例证明,该方法能有效降低插补误差和段间转接时的加速度,具有良好的实时性,可以应用到实际的数控系统中.     

嵌入式运动控制系统中前瞻控制技术的研究

传统的嵌入式运动控制系统中前瞻控制技术的应用存在实时性差、系统资源开销大,以及整体规划灵活性差的问题。为此,提出了基于PC加嵌入式系统的运动控制模式,通过PC图形化编程界面来完成加工路径整体速度规划和路径的加减速控制工作,并将前瞻控制的结果通过通信协议的扩充对每条加工路径起始和终止位置的加减速进行定义,嵌入式运动控制系统仅需按定义的内容来顺序执行每条加工指令,有效地克服了系统中存在的问题。     

可配置型五坐标B样条插补控制器的研制

针对采用五轴联动数控机床的线性插补功能进行数控加工存在的不足,提出了一种B样条插补控制策略用于五轴联动数控机床以实现复杂曲面零部件的高速高精数控加工。参考开放式、模块化体系结构控制器(OMAC)标准,开发了具有B样条插补功能的五轴联动数控机床运动控制器。该控制器将控制任务按照实时性要求进行划分。人机交互、代码解析及参数映射关系构造等过程离线完成,插补运算、离散逻辑控制及逆运动学变换等过程由实时线程执行,保证了数控系统的硬实时性。为简化NC程序的编制过程,控制器设计为接收工件坐标系下的加工信息。通过开发适应各种形式数控机床的逆运动学变换模块,并将机床参数设计为可用户定制,使得控制器具有良好的通用性。在控制器内部建立NC程序文件中位置曲线和方位曲线间的参数映射关系,使得机床平动轴与转动轴间的运动规划符合实际加工要求,并可保证加工精度。实际加工实验中,在采用B样条插补算法的NC程序量降低为线性插补NC程序量15%倍时,其插补误差为线性插补误差的45%,控制器插补精度为0.68,表明该B样条插补控制器可以满足五坐标数控加工的要求。     

空间自由曲面五轴联动数控加工

介绍了五轴数控机床的运动方式,阐述了空间自由曲面五轴联动数控加工中刀具路径规划的基本方法:参数线法、CC路径截面线法、CL路径截面线法、导动面法等。之后对五轴加工中刀具轴向规划进行了论述:垂直于表面方式、平行于表面方式、倾斜于表面方式。最后归纳总结了刀具干涉的检测与处理的方法,并分别说明了其优缺点和适应范围。     

五轴联动刀轴矢量平面插补算法

大多数数控系统仍默认以旋转轴角度线性插补插补方式进行铣削加工,实际刀轴矢量偏离理论刀轴矢量位置,产生极大的非线性误差。在五轴联动数控加工中心圆周铣削倾斜面时,表现为实际刀轴矢量偏离待加工平面,造成过切或欠切误差。而且,机床类型不同,铣削的误差表现形式也不同。经研究表明,此非线性误差完全来源于旋转轴角度的线性插补方式。从研究分析运动学坐标转换开始,从理论上研究旋转轴角度线性插补的原理和产生非线性加工误差的根源,提出刀轴矢量平面插补具体算法,并针对CA型双摆头类型机床进行仿真验证,新算法从根本上解决了该问题。     

Experience with a computerized numerical control coordinate measuring machine

Experience gained with a coordinate measuring machine at the author's company is described. The programming and operation of an LK Granite 80 are explained and a typical machine program and printout of inspection results are given.     

数控机床变频主传动系统的空载能量参数特性研究

为降低数控机床空载运行时的功率损失,建立基于频率的数控机床主传动系统的空载能量参数模型,在此基础上对机床空载运行下的能量参数特性进行了分析,其中能量参数包括空载功率、空载电流和功率因数。主传动系统空载功率的分析结果表明,当电源频率小于基准频率时空载功率是单调递增的,电源频率大于基准频率主传动系统的空载功率的增减性与其结构参数有关,并给出了存在最小空载功率的充分条件;空载电流的分析结果表明,电流在基准频率以下是单调递增的,基准频率以上是单调递减的;功率因数的分析结果表明,其变化无论在基准频率以下还是以上都依赖于主传动系统结构参数。对一台5坐标数控机床进行实验研究,实验结果表明了能量参数特性分析的有效性。     

数控系统的直线和S形加减速离散算法

提出了一种新的直线和S形加减速控制算法,给出了直线和S形加减速的速度迭代公式。程序段长度不能满足理论上加减速计算的时间分割条件,即理论减速点和实际减速点不重合,这导致在减速阶段结束时需要低速运行一段时间。在插补开始时根据加速度重新计算速度,以保证该速度运行时能够保证插补路径的长度刚好是直线段的整数倍。以此速度重新计算加速度和加加速度,并将其用于加减速运动,可以避免处理"尾巴"。根据采样次数决定加减速,可以避免预测减速点。     

非均匀有理B样条曲面五轴加工数控指令的构建与处理

为了将非均匀有理B样条曲面的几何信息和工艺信息完整地传输到计算机数字控制系统中,提出了一种新的非均匀有理B样条曲面,直接插补G指令与加工信息的传输和处理机制.解决了传统的非均匀有理B样条曲面加工方法中将曲面离散成曲线时,丢失待加工曲面与刀具接触点的法向信息和刀具轨迹切向信息的问题,有助于在计算机数字控制中实现在线三维刀具补偿和智能控制.仿真结果证实了这种方法的有效性和准确性.