NURBS曲线的数控高速插补算法

为实现数控机床高速度高精度加工,在分析三次NURBS曲线原理的基础上,提出NURBS曲线插补算法原理.通过时间分割法建立NURBS曲线插补算法公式,给出了具体推导过程,分析了进给速度和加速度对插补的影响,并介绍了高速高效和恒速处理的方法,在此基础上开发了NURBS曲线插补软件,对实例进行了验证.该方法简化了通常曲线插补过程中的繁琐计算,提高了NURBS曲线的插补速度,也保证了插补的精度和表面质量,它在曲线的高速高精度加工中具有非常重要的实际意义.     

适于高速加工的五次参数样条曲线插补及其速度生成算法的研究

为适应高速高精加工,针对传统插补算法和速度控制方式在进给过程中存在柔性冲击的问题,提出了一种五次参数样条曲线插补方法及其速度生成算法.该算法采用二阶连续可导的五次样条和近弧长样条参数提高了进给运动的连续性;速度控制算法保证机床在高速运行过程中加加速度(加速度的变化率)的二次连续、加速度、速度和位移与时间关系的高阶连续变化,并且保证在各自的约束范围内,从而使机床的运动平稳,避免产生大的冲击和振动,同时有利于提高加工质量,减少加工时间.通过仿真验证,表明了这种算法能有效地保证高速加工机床运行过程中进给速度的连续性和运动轮廓的平滑性.     

基于模糊推理的NURBS曲线直接插补进给速度确定方法

为了提高复杂自由曲线数控加工的效率和精度,采用NURBS曲线拟合加工曲线,建立其曲率半径计算数学模型,针对自由曲线曲率半径变化范围大的特点,提出一种冗余误差控制NURBS曲线插补算法与模糊推理运算相结合的进给速度确定新方法.经MATLAB环境下进给速度插补过程仿真,并与冗余误差控制进给速度插补算法、弓高误差控制自动调节速度插补算法比较,结果表明:该方法可根据自由曲线的曲率半径及其变化率值经模糊推理方法确定出合适的进给速度以提高加工效率,并能使弓高误差不超出最大允许值以保证加工插补精度.     

NURBS及Hermite混合高速加工插补算法

在考虑工件轮廓的几何特点对加工效率与加工平稳性带来的影响的基础上,提出直线、NURBS及Hermite曲线混合高速加工插补算法.该算法在满足插补精度的基础上,对工件轮廓的线段长度、相邻线段夹角等几何参数进行定量分析,筛选出满足条件的部分进行NURBS曲线拟合.对存在尖角的曲线段间采用三次Hermite曲线进行衔接,改善了加工轮廓的光滑性.在满足最大弓高误差及最大加速度的要求下对直线段、NURBS曲线以及Hermite曲线进行混合插补,从而实现任意轮廓高速高质量的数控加工.对比分析和加工实验表明,采用该算法能够提高轮廓的连续性,有利于改善加工效率和加工平稳性.     

基于预估-校正公式的参数曲线插补算法

为减小插补输出速度的波动,提出基于预估 校正公式的参数曲线插补算法.该算法包括插补预处理和实时插补两部分.插补预处理采用S曲线加减速算法规划插补速度,得出插补速度与时间关系.实时插补用Akima插值法计算插补速度,用五阶龙格 库塔法计算参数的初值,用五阶预估 校正公式计算下一插补参数.对比研究了提出的算法与基于泰勒级数展开插补算法对同一条参数曲线的插补效果,结果表明,与基于泰勒级数展开算法相比,在数控加工中,提出的算法可减小插补输出速度波动,提高机床运动的平稳性,提高加工精度.     

基于阿当姆斯算法的NURBS曲线插补

为增强高速精密数控加工的能力,提出了一种基于阿当姆斯算法的NURBS曲线插补方法。该方法通过前向、后向差分结合代替微分的方法,对阿当姆斯法求解微分方程的插值算法进行了合理的简化及近似,并通过预估-校正方法对迭代精度进行控制,以保证高速精密加工对计算速度以及精度的要求。经过MATLAB对插补轨迹仿真分析,证明了该插补算法的可行性及有效性。     

非均匀有理B样条曲线的高精度低速度波动插补算法

为提高非均匀有理B样条曲线的插补精度,降低插补速度波动率,提出一种基于改进S型速度规划及Steffensen型参数计算的插补算法.通过自适应插补得到曲线分段信息,根据曲率信息自适应调整最大加加速度并进行速度精确控制,改进了传统S型速度规划算法,使得插补处处满足误差约束。采用正反向插补精确确定减速点,并利用带参数Steffensen型方法计算曲线插补参数,避免求导运算,增强插补实时性,有效控制速度波动率.实验结果表明,相对于其他算法,该算法具有更高的插补精度、更低的速度波动率,是高效可行的.     

基于进给速度自适应控制的NURBS曲线智能插补的新算法

通过对NURBS曲线的特点分析和NURBS曲线插补参数值求取方法的研究,在可控弦高误差算法的基础上,提出了一种简单而实用的NURBS曲线自适应插补算法。该算法充分考虑到机床的实际加工能力,对曲线段进行提前预插补,实现了加工进给速度自适应地随着曲率半径而变化,使加工运动更平滑,还避免了因加工曲线终点的判断而带来的复杂计算,并给出了快速求取插补点的3次NURBS曲线动态矩阵和曲线曲率的快速计算方法。     

具有自光顺功能的五坐标样条插补控制器

针对现行复杂曲面加工中常常采用的五轴联动线性插补加工方法速度、精度较低,数控文件较大等缺点,开发了一种具有自光顺功能的五坐标样条曲线插补器。介绍了运动控制器中样条曲线的构造方法和曲线实时插补方法。针对具有流线型设计要求的工件的加工,控制器在插补实施之前,对数控程序文件中提供的刀心点序列进行光顺性判断,对不符合光顺判别条件的刀心点进行修正。加工实例表明,本文方法可以完全克服五轴线性插补方法的不足之处。初步应用表明:该控制器对轮廓外形具有光顺性要求的工件具有良好的加工效果。     

五轴CNC系统中有效降低非线性误差的两种方法

针对五轴数控(CNC)加工由于刀具摆动使得刀尖运动存在的非线性误差问题,建立了该误差的数学模型,提出了两种有效降低该误差的方法:第一种方法对理想线性刀尖轨迹而非数控程序段给定的数据进行插补,对插补点进行坐标变换计算插补器输出的运动控制命令;第二种方法对数控程序段直接插补但将该点对应的刀尖点投影到理想刀尖轨迹上,将投影点进行坐标变换计算机床各轴运动坐标.实例计算表明,利用所提出的方法能将非线性摆动误差降低到1μm以下,且计算时间(35.6μs)满足数控系统实时性要求.     

失动量对镗孔精度的影响及其消除措施

通过对镗孔精度的分析，提出了数控机床坐标轴定位轴线的方向差值对加工精度的影响，并提出了从加工路线和加工程序两方面消除失动量以提高零件的加工精度。     

等距型面形成过程误差分析

分析了在单坐标加工方法中影响等距型面加工精度的因素，得出了在等距型面形成过程中，椭圆短轴的误差影响最大，应规定较严的公差或者采用补偿环节，以减少加工过程中的误差．     

平面二次包络环面蜗杆数控加工误差分析研究

以多体系统建模理论和空间啮合原理为基础,研究数控机床各轴运动误差、刀具误差、工装误差等多项原始误差对平面二次包络环面蜗杆数控加工廓面精度的影响,推导出包含以上各误差的平面二次包络环面蜗杆误差廓面方程,利用牛顿迭代法计算并对误差计算结果进行对比分析,从理论上阐述各误差对加工蜗杆廓面精度的影响规律,为平面二次包络环面蜗杆高精度数控加工提供参考。       

反向差值对孔系加工精度的影响及其消除措施

分析了数控机床坐标轴定位轴线的反向差值对孔系加工精度的影响，并提出了消除反向差值对加工精度影响的方法，实践证明是可行的。     

基于模糊扰动补偿的直接驱动XY平台轮廓控制

为了削弱永磁直线同步电机XY平台轮廓误差模型相对复杂、系统未知干扰多以及参数不确定对轮廓加工精度的影响,实现XY平台的高精度轮廓控制,在单轴控制器上设计了基于模糊控制方法及干扰观测器技术的模糊扰动补偿器,同时采用了适用于多轴非线性轮廓控制的实时轮廓误差算法,建立可用于自由曲线跟踪的XY平台实时轮廓误差模型.基于模糊扰动补偿器的控制系统能够较好地抑制外部扰动,同时有效地提高轮廓精度.仿真结果表明,所设计的控制系统具有较强的抗扰性和较高的轮廓精度.     

机械加工精度误差及对策探讨

在机械加工中,由机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统,会有各种各样的误差产生,并影响了工件的加工精度。本文以教学实践经验为基础,简要介绍了机械加工精度的基本知识,进而对影响机械加工精度的因素进行了分析,最后对如何减少各种因素对加工精度的影响提出了相应的对策和建议。     

三轴运动平台改进型交叉耦合轮廓控制

为了削弱负载扰动及复杂轮廓误差模型对轮廓精度的影响,在单轴中采用比例控制作为位置环控制器,采用PDFF控制作为速度环控制器,以保证单轴跟踪精度.三轴间采用一种轮廓误差估算法来建立轮廓误差模型,运算更为简单.通过改进的交叉耦合控制结构进行轮廓控制器的设计,将轮廓误差的补偿量置于位置控制器前,能够实现跟踪误差与轮廓误差同时减小,以满足三轴运动平台的高精度加工要求.结果表明,改进后的三轴运动平台控制系统具有较高的轮廓精度和较强的抗扰性.     

基于UG的叶轮流道四轴联动数控加工编程分析

为了控制复杂叶轮结构的加工精度和加工质量,提出一种基于UG的叶轮流道四轴联动数控加工编程方法,以某典型叶轮为加工对象,确定其加工工艺方案,并采用"相对于驱动体"和"插补矢量"结合的刀轴控制方法,从而避免发生复杂小曲面加工的干涉和跳刀现象。通过合理设定"步距"和"切削步长"来降低加工误差,保证加工精度,从而为结构复杂曲面叶轮的精确数控加工提供参考。     

基于蒙特卡洛模拟的机床关键几何误差溯源方法

为了溯源对加工误差影响最大的机床几何误差,提出了一种基于蒙特卡洛模拟的灵敏度分析方法.运用多体系统理论建立五坐标龙门加工中心加工误差生成模型,并建立了S形样件的直纹面数学模型.推导刀具轨迹到切削点的映射关系,建立了切削曲面模型.根据蒙特卡洛模拟采样机理,对机床加工误差模型进行全局灵敏度分析,获得影响机床加工误差的关键几何误差参数.按照灵敏度分析结果排序,获得影响z向加工误差最大的5项几何误差参数为δ_z(x)、δ_z(y)、δ_z(z)、δ_z(c)、δ_z(b).实验结果表明:5项关键误差参数共同作用对分析区域平均z向加工误差的影响度达88.2%,5项误差参数对机床z向加工误差影响最大,可以为提高五坐标机床的加工精度和设计精度提供指导.     

一种新的多坐标数控加工过程仿真算法的研究

生产自动化是先进制造技术的发展方向之一,而可靠的数控程序是实现自动化的重要保证。针对当前数控程序检证算法的不足,提出了一种基于观察坐标系的长方体单元表示法,在精度要求范围内对工件和刀具进行近似表示,将复杂的三维布尔运算简化为一维的布尔运算,从而在微机上实现了多轴数控加工过程仿真,并提高了仿真速度,该算法验证了实验验证。