烟气轮机动叶片的参数化建模及加工仿真

运用NURBS曲线拟合算法将节点插入算法应用到动叶片截面型线造型中,采用UG软件中的NURBS样条曲线构造器功能在多个截面上准确绘制出动叶片的截面曲线造型,并利用NURBS曲面造型模块生成烟气轮机动叶片的实体模型。对零件结构特点进行工艺分析,运用UG的加工模块进行加工仿真,生成刀具轨迹并进行试验加工,为后续烟气轮机动叶片的数控加工提供依据。     

高精度数控机床非均匀有理B样条曲线插补控制研究

在复杂曲面数控加工中,经常应用非均匀有理B样条曲线。介绍了非均匀有理B样条曲线插补原理,分析了传统非均匀有理B样条曲线插补方法,即泰勒展开法,确认泰勒展开法在计算精度和时效性等方面存在不足。针对泰勒展开法存在的不足,提出采用割线法进行非均匀有理B样条曲线插补。介绍了割线法插补原理,分析了迭代运算初值及终止判定问题。通过对比确认,割线法求解时间短,精度较高,可以满足高精度数控机床非均匀有理B样条曲线的插补控制要求。     

多面形非圆曲面数控磨削加工实时插补方法研究

对任意n面形非圆曲面数控磨削加工控制与实时插补方法进行了系统研究，建立了多面形非圆轴孔连接数控磨削加工运动控制模型。提出一种多坐标联动基于圆心角分割的轨迹实时插补算法，给出了按型面曲率变化保持磨削表面速度均匀的进给速度实时自调整方法，成功地解决了多面形非圆曲面数控加工轨迹实时插补技术问题。     

The design of a NURBS pre-interpolator for five-axis machining

A non-uniform, rational B-spline (NURBS) interpolator has great advantages for free-form surface machining compared to the conventional linear/circular interpolator. However, the existing NURBS interpolators can only handle the NURBS trajectory given in a customized NURBS G code. Also, it is limited to three-axis applications. In this paper, a NURBS pre-interpolator with three function options is proposed for a computer numerical control (CNC) system so that the NURBS interpolator can be thoroughly applied for five-axis machining. The first function is called the NURBS converter function, which is used to convert a series of linear/circular segments exactly into a NURBS curve. The second function is the NURBS smoother function, by which, a series of linear segments are fitted to a NURBS curve. The third option provides two kinds of NURBS G codes definition, by which, the NURBS trajectory with five axes can be represented directly. Upon using the three options of the NURBS pre-interpolator, a unified NURBS curve can be obtained for further interpolation. Two actual machining cases are conducted to evaluate the feasibility of the proposed pre-interpolator.     

非圆截面开放式数控车削系统的研究

针对目前非圆截面车削数控系统专用性强、成本高、维修困难等问题，提出了面向用户的开放式设计方法。它是以车削非圆型面的专用数控模块为核心，派生出各种通用CNC功能，各数控功能模块的接口对用户开放。根据非圆型面的车削成型机理，在开放式的数控系统中采用多中断系统来实现两接不同的伺服控制（直线伺服和位置伺服控制）的时序关系，以完成非圆截面的自动车削。     

NURBS曲线泰勒展开插补法的平稳性与改进研究

泰勒1阶或2阶级数展开是NURBS曲线迭代插补的常用方法,这种方法会导致弦长误差,从而导致速度波动与运动冲击。为此,分析了泰勒展开插补法的3种误差来源,提出了在1阶泰勒展开法基础上通过界定搜索邻域并采用二分插值搜索方法来精确求取插补点参数的改进方法。该方法充分利用了泰勒展开法的初始精度和NURBS曲线的局部线性特征。试验表明,平均位移相对误差降低至6.46×10-11,且每个插补周期的搜索不多于3次,从而有效抑制了速度波动,实现了高速平稳加工。     

STEP-NC数控系统的NURBS曲面插补方法

针对发展新一代STEP—NC数控系统的需求，对适合这类新型数控系统的NURBS曲面插补控制方法进行了研究，给出了该方法涉及的曲面信息处理、加工路径规划和实时轨迹插补算法。插补实例表明。所提出的方法可行。具有较高的精度和良好的实时性。可以满足高性能STEP—NC数控系统的要求。     

用于加工弧面凸轮轮廓曲面的NURBS插补方法

在分析弧面凸轮轮廓曲面上加工刀痕产生的原因,以及对分度机构性能影响的基础上,提出了用NURBS样条插补凸轮从动件运动规律曲线的思想方法.通过对NURBS样条插补改进算法的深入分析,得出了进一步校正满足加工步长条件的NURBS样条参数增量的算式.同时对插补前弧面凸轮从动件运动规律曲线的修正、NURBS插补误差和插补过程的实现进行了计算与分析.结果表明,采用文中给出的方法,能显著提高弧面凸轮轮廓面的加工精度.     

基于Windows 2000的非圆截面车削数控系统

提出了基于Windows 2000以及高速实时串行总线的非圆截面车削数控系统结构。系统由普通数控功能扩展非圆加工模块实现。PC机与信号接口板联合实现普通数控功能，数控系统的实时性在Windows 2000平台下通过设备驱动程序配合高速实时串行总线实现。为实现直径方向的高速往复运动，非圆截面车削通过在X方向叠加U轴来实现非圆车削的直线进给运动，由专用直线伺服模块完成。刀架进给机构采用超磁致伸缩直线位移驱动器。直线伺服模块跟踪主轴编码器角度确定非圆加工刀具进给量。数控系统在中凸变椭圆活塞表面加工生产线投入应用，加工结果证明了系统的实用性。     

Adaptive parametric interpolation scheme with limited acceleration and jerk values for NC machining

Parametric interpolation has many advantages over the traditional linear or circular interpolation in computer numerical control (CNC) machining. The existing work in this regard is reported to have achieved constant feedrate, confined chord error and limited acceleration/deceleration in one interpolator. However, the excessive jerk still exists due to abrupt change in acceleration profile, which will cause shock to the machine as well as deteriorate the surface accuracy. In this paper, an adaptive interpolation scheme incorporating machine’s dynamics capability consideration is proposed and illustrated in details. In the proposed algorithm, the commanded feedrate is maintained at most of the time and adaptively reduced in large curvature areas to meet the demand of the machining accuracy requirement, while at the same time, the acceleration and jerk values are limited within the machine’s capabilities during the whole interpolation process. It ensures a high machining accuracy, eliminates the phenomenon of overshoot/undershoot and reduces mechanical shock to the machine tools. The real-time performance of this interpolator is also measured to demonstrate its practical application. Two non-uniform rational B-spline (NURBS) curve interpolation experiments are provided to verify the feasibility and advantages of the proposed scheme.     

非圆截面车削系统的控制与仿真研究

根据衍生式数控系统的原理,采用压电陶瓷执行器驱动的直线伺服执行机构为衍生模块,扩展普通数控车床,使之具备除通用数控车削功能外,还能加工非圆截面的功能,根据非圆截面形状数据及其相应的控制程序加工出所需的非圆截面,在实际加工前通过仿真模拟检验非圆截面加工程序是否正确,保证加工的准确性。     

中凸变椭圆活塞的数控车削加工原理及实现

介绍了中凸变椭圆活塞异形外圆车削加工技术的发展,并对其椭圆型面的车削加工原理作了详细分析。通过分析得出车床对进给系统的要求和采用"软靠模"数控车削加工的必要性,并设计了一种采用直线电动机的进给机构,以实现该类零件的加工,使加工精度得到显著改善,同时,缩短了加工时间,降低了生产成本。     

NURBS插补方式对数控铣削加工质量的影响

针对自由曲面加工误差较大的问题,从插补方式的角度进行了对比研究。对相同的二维抛物曲线分别以直线插补、直线-圆弧插补和NURBS插补三种插补方式进行实际加工,利用三坐标测量仪对所加工曲面轮廓进行测量,并获取相应的加工误差分布曲线。分析结果表明,NURBS插补刀具路径可以改善零件的加工精度和表面光顺性,有效地提高生产效率,并能够减少曲面后续抛光的工作量,较好地满足自由曲面高性能数控加工的需要。     

基于广义延拓逼近法的典型机械零件曲面轮廓设计

对于高精度机械零件的非圆曲面轮廓,一般采用线性插值法和拟合法进行设计,但都普遍存在设计精度不高等缺陷;为此我们采用一种新的广义延拓逼近法,利用典型零件的离散测量点进行数据逼近处理,构造出机械零件非圆曲面的广义延拓逼近模型,从而实现高精度机械零件的曲面轮廓设计。我们以某平面凸轮为例,分别运用线性插值法和分片拟合法对凸轮零件非圆曲面的测量数据进行逼近计算。设计结果对比表明,在3种逼近方法中,采用广义延拓逼近法数学模型处理典型机械零件非圆曲面的离散数据时,在取值间距相同的情况下,广义延拓逼近法具有更高的设计精度。     

玻璃成形抛光相对线速度基本恒定控制算法研究

针对玻璃成形抛光中玻璃与抛光轮接触点相对线速度持续减小从而影响加工效率的问题,以控制相对线速度基本恒定、保证加工效率和精度为目标,提出基于三次NURBS曲线的速度控制算法。基于线性加减速方案,确定速度特性曲线控制点。结合Preston公式,以相对线速度基本恒定为约束条件,求解抛光轮中心末速度。以加加速度连续为约束条件,求取与控制点对应的权因子,确定抛光轮中心速度变化时的控制方程。采用四阶龙格-库塔数值方法确定插补初始点,再由米勒-汉明数值方法进行迭代校正,实现参数式曲线插补控制算法。试验结果表明,该速度控制方法能够有效保持玻璃与抛光轮接触点相对线速度基本恒定,加工效率较传统方法有较大提高。     

基于神经网络的复杂曲面加工误差控制

在复杂曲面的切削过程中，加工系统表现显著的多输入多输出及非线性特征，传统的误差补偿方法不能有效地保证加工精度，因此提出一种加工误差控制方法，引入神经网络对加工系统的逆模型进行辨识，运用该模型前置校正加工系统以改善加工效果，充分考虑到机械系统的非线性特征，且网络模型可连续辨识，因而系统的静态性能和动态特性均能有效补偿，在中凸变椭圆活塞裙面加工中的成功应用，证明其合理性及先进性。     

三次NURBS样条曲线插补加工螺旋转子建模与加工研究

提出在螺旋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段插补;建立了螺旋转子端面摆线段三次NURBS样条曲线方程.在Pro/E软件上比较了三次样条插补曲线和理论摆线之间的精度误差.最后通过在立式加工中心上比较了采用三次NURBS样条插补和采用微直线段插补的加工精度和加工效率,采用三次NURBS样条插补加工取得了理想的效果.     

基于迭代学习控制的活塞数控加工研究

在高速精密非圆加工中,伺服刀架系统的幅值衰减产生较大的刀具轨迹跟踪误差,从而降低加工精度.以伺服刀架的传递函数为基础,采用迭代学习控制,利用系统实际输出与期望输出的偏差信号,产生新的控制信号,使得系统跟踪调节性能得以提高,从而提高非圆加工的形状误差.     

基于STEP-NC的CNC系统中插补技术研究

STEP-NC是一个新的数控编程接口,基于STEP-NC的CNC系统是未来数控技术发展方向之一.在该系统中不但具有直线和圆弧插补功能,而且还具有样条曲线插补功能.开发了一个统一的 基于NURBS样条曲线插补的通用插补器,推导出一个简洁的NURBS几何数据预处理算法,详细论述了基于等弧长的插补技术和插补原理.最后,通过仿真和实例加工验证了上述算法的有效性和可靠性.     

基于UG的NURBS曲线插补技术的应用研究

高速切削加工作为模具制造中重要的一项先进制造技术,NURBS曲线插补技术逐步得到应用。在UG中通过对连结分段、角度公差、拟合公差等参数的设置以及对UGCAM后处理器的修改,生成了NURBS曲线插补指令,从而驱动CNC机床实现了NURBS曲线插补的高速加工。