连续微段样条曲线重构加工算法

针对复杂曲面在采用连续微段模式加工的过程中合成速度波动大导致加工效率降低的问题,提出了适用于微段加工的样条曲线重构新算法,该方法包含建立一种具有快速递推性质的样条曲线,及基于该曲线的速度规划和快速递推插补加工的方法。实验表明,算法在保证加速度连续的条件下,通过样条重构及速度规划减少了频繁加减速,提高了加工效率;快速递推则提高了插补计算的速度,插补点精确通过微段节点,保证了加工精度,提升了数控系统的性能。     

基于曲线重构的微段插补算法

针对传统微段加工中由于频繁加减速产生的机床振动大、加工效率低及微段节点处速度方向不连续的问题,在计算机数控中采用微段曲线重构技术,对连续微段进行实时样条重构,以实现对曲面的高速高精度插补加工.应用微段插补技术进行的样件数控加工实验中,在保证原曲线加工精度的同时,提高了加工速度.实验结果表明了算法的有效性.     

基于新型代数指数样条曲线的微段加工算法

针对曲线重构微段加工中采用的样条曲线计算稳定性差、运算速度慢,且在加减速的条件下不能直接递推插补计算而造成计算效率低的问题,在计算机数控中采用基于新型插补样条的实时曲线重构与插补算法进行连续微段加工.实验结果表明,重构的新样条曲线计算速度快且稳定,可进行直接递推插补.基于新样条曲线优越性质的微段加工,在充分发挥实时曲线重构与递推插补微段加工方法优势的基础上,可以进一步提高插补计算的效率,实现对任意曲面的高速高精度插补加工.     

高速高精度曲线重构与递推插补研究

为解决中高档计算机数控(Computer numerical control,CNC)中基于多项式基的Hermite样条曲线实时插补算法递推速度低且逼近精度较差的问题,文中利用指数函数e–t快速递推及收敛的优点,在代数指数混合空间构造新的样条曲线并给出基于该曲线的递推插补算法。应用该算法进行的插补试验中,与Hermite曲线相比,新样条曲线的递推速度提高1.7～2.1倍,同时逼近精度提高一个数量级。结果表明基于新曲线的插补算法在提高轮廓加工轨迹精度的同时,也提高加工效率,满足中高档计算机数控中样条曲线的构造要求。     

腰轮转子建模与高速高精度加工研究与分析

建立了腰轮转子数字化实体模型;提出了在腰轮转子加工制造过程中,采用三次NURBS样条曲线插补替代通常的微直线拟合插补;研究了腰轮转子摆线段三次NURBS曲线插补算法;为了解决NURBS曲线自适应速度控制存在的速度冲击问题,采用S曲线加减速控制策略重新规划进给速度;应用MATLAB软件模拟摆线段三次NURBS样条曲线插补算法并与微直线拟合插补算法进行了比较;最后在数控机床上对三次NURBS样条曲线插补算法进行了数控加工验证并与微直线拟合插补算法进行了比较,结果证明NURBS样条曲线插补算法具有更快的速度和更高的精度。     

样条曲线插补速度规划算法的研究

设计了一种适合多种样条曲线（三次样条曲线,Bezier曲线和B样条曲线）插补算法,通过速度控制前瞻缓冲区设置,在保证加工精度的基础上,实现了系统在样条曲线插补过程中加减速处理,改善了插补速度曲线,并满足了机床加减速性能要求。     

基于代数三角基的Quasi-Hermite曲线的构造与研究

数控系统的插补算法中常采用的Hermite样条曲线,由于算法递推速度低且逼近精度较差,限制了它在中高档数控系统实时插补中的应用.通过研究数控系统的样条曲线构造特点及其和CAD/CAM系统的样条曲线之间的关联,采用最佳平方逼近,并结合幅值、相位、摄动量的优化,在代数三角混合空间Γn=span{1,cos t,sin t,…,cos nt,sin nt}中,构造了一组高精度的基函数,生成了Quasi-Hermite曲线.应用该算法进行的数控系统插补实验中,不仅新样条曲线的递推插补运算速度提高了14.5%,而且逼近精度达到了10-4数量级,结果表明,基于新曲线的插补算法在提高了轮廓加工轨迹精度的同时,也提高了加工效率,满足了中高档数控平台中样条曲线的构造要求.     

基于改进圆弧转接的直线段连续过渡算法

复杂曲面是数控加工中的一种类型,在数控系统加工前,商业软件会将复杂曲面离散成海量直线段逼近,但相邻直线段间速度的不连续性严重影响曲面加工质量,因此常采用轨迹段间插入直线或曲线来改善速度的连续性。基于已有轨迹段间插入圆弧的转接算法,提出一种基于公差的改进圆弧过渡路径规划算法,在保证转接轨迹精度的同时提高了转接速度。进一步,采用一种加速度连续、加加速度有界的7段S形加减速曲线,实现了刀具路径速度规划及插补。基于上述算法进行了曲线加工验证实验,实验结果表明,所提算法能够在达到同等加工精度条件下,显著提升轨迹段间的转接速度(的连续性),提高复杂曲面加工效率。     

一种三次插值样条曲线的插补方法研究

针对复杂轮廓零件数控加工的实际需求,基于数据采样插补原理,对一种三次插值样条曲线的插补算法进行了研究.样条曲线进行参数化运算插补,先使用一系列首尾相接的微小直线段来逼近给定的插值样条曲线轮廓,再利用轨迹空间与参变量空间的对应关系,控制参变量,求取插补点坐标,得到整个离散化插补轨迹.此算法加工速度稳定性高,有利于高速高精地生成插补轨迹.     

CAM/CNC走刀轨迹的实时重构

走刀轨迹的优化对复杂型面的高速高精度加工起着十分关键的作用。目前大多数CAM/CNC系统采用大量小直线段逼近原始曲线和直线插补的做法,只能获得零阶连续的走刀轨迹,逼近精度低,不能保证高速加工运动的平稳性,因而加工精度、光洁度和加工速度都难以提高;由小直线段构成的NC代码数据量庞大,也增加了数控系统在内存容量和数据传输方面的成本。本文采用3次参数样条曲线和B样条曲线来实时重构CAM生成的走刀轨迹,以少量的数据点便能达到比直线和圆弧插补高得多的加工精度。文中讨论了数据分段、样条拼接及首尾振荡问题,以及程序实现中的面向对象和多线程技术。在实际使用中显著地提高了数控系统的加工速度和加工精度。