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.     

基STEP-NC的NURBS曲面插补技术的研究

为提高曲面的加工效率和精度,提出了一种基于STEP-NC的非均匀有理B样条曲面加工方法.基于STEP-NC的数控系统能够直接处理包括完整的非均匀有理B样条曲面几何信息和加工工艺信息的STEP-NC程序.详细讨论了非均匀有理B样条曲面插补算法的实现,并通过仿真试验,验证了该方法的有效性.     

基于STEP-NC的NURBS曲面插补技术的研究

为提高曲面的加工效率和精度,提出了一种基于STEP—NC的非均匀有理B样条曲面加工方法。基于STEP—NC的数控系统能够直接处理包括完整的非均匀有理B样条曲面几何信息和1力Ⅱ工工艺信息的STEP—NC程序。详细讨论了非均匀有理B样条曲面插补算法的实现,并通过仿真试验,验证了该方法的有效性。     

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.     

一种优化的NURBS曲线插补算法

为弥补目前非均匀有理B样条插补算法的不足,提出一种优化的非均匀有理B样条曲线插补算法。算法采用插补前S曲线加减速方法,不仅优化了前瞻过程,而且在回溯过程中考虑了短样条的情况。算法对长样条和短样条非均匀有理B样条曲线能用统一的方法进行插补,通过引入环形缓冲区和预插补(非离线),提高了加工效率,同时合理地安排插补任务增强了系统的实时性。通过MATLAB仿真,验证了算法的有效性。     

一种双NURBS曲线的参数迭代插补算法

为提高非均匀有理B样条(NURBS)曲线插补的步长精度,给出了一种基于参数迭代的双NURBS曲线插补算法。先进行刀尖点曲线插补,基于NURBS的局部特性分析,利用插补步长与参数增量间的近似线性关系,通过迭代寻优,获取了精确步长所对应的插补参数;然后依据双NURBS曲线间的同步关系,计算出刀轴矢量曲线的插补参数,实现了面向五轴加工的刀具位姿插补。实验结果表明,该方法所得的步长精度优于Taylor展开插补法,并可保证刀轴矢量与工件表面法线方向的一致性,有利于获得更加光滑的加工表面。     

辛普森积分法在双NURBS曲线随动插补中的应用

提出一种精确计算插补步长的双NURBS曲线随动插补算法。首先由曲面数控加工的离散刀位数据分别拟合出刀尖点和刀轴点NURBS曲线,并建立两条曲线插补参数间的随动关系模型;然后采用辛普森积分法计算出曲线的总弧长,进行插补运动的加减速规划;再以刀尖点NURBS曲线为基准确定插补参数,采用辛普森法确定各插补周期的进给步长及插补点坐标;最后依据随动关系模型获得刀轴点NURBS曲线对应的插补参数,完成曲面加工刀路规划的刀具位姿插补。仿真实验表明,与同一参数插补法相比,参数随动法可以获得更加稳定的等距效果,便于实时控制插补过程中的刀轴位置和姿态。     

面向五轴联动高速加工的等距双NURBS刀具路径光顺方法

针对采用等距NURBS描述的五轴联动刀路给出了一种光顺方法,对不满足拟合精度的断点采用对偶四元数Bezier矢量函数进行光顺处理,确保刀具路径满足拟合精度的同时实现G1或G1以上连续,以消除进给速度的方向突变,改善各轴伺服跟随性能,减轻机床冲击,从而适应五轴联动高速加工的需求。     

自动调节进给速度的NURBS插补算法的研究与实现

现代计算机数控系统中已经普遍使用非均匀有理B样条插补,但大多数非均匀有理B样条插补算法都致力于取得恒定的进给速度而不是轮廓精度。对此,提出了一种限定弓高误差的自动调节进给速度的空间非均匀有理B样条曲线插补算法,它在通常加工时,是泰勒展开式2阶近似插补,而在小曲率半径零件的高速加工时,可以根据曲率半径和限定的弓高误差自动地调整进给速度,保证了轮廓加工精度。加工实例证实了这种插补算法的实时性和实际应用的可行性。     

基于Tri-NURBS轨迹同步插补的五轴加工技术

为提高复杂曲面五轴加工过程中刀具运动的平稳性,在分析了五轴NURBS插补摆刀轨迹后提出了一种满足插补精度的等距Tri-NURBS轨迹同步插补算法。首先结合NURBS曲线理论生成了三次Tri-NURBS轨迹模型,结合二阶泰勒展开法计算出三条轨迹对应位置的插补参数。然后针对三条轨迹参数不同步的问题,以刀心点轨迹参数为基准,分别对刀触点和刀轴点的轨迹参数进行同步,实现了插补过程中三条轨迹参数的同步运动。最后,使用两个评价指数对等距Tri-NURBS轨迹同步插补算法的插补精度进行评价。MATLAB仿真结果表明,提出的方法能够得到插补精度高的Tri-NURBS同步轨迹,实现了复杂自由曲面的高效率和高质量加工。     

五轴加工刀具轨迹NURBS插补技术的研究

为了解决直线插补和圆弧插补的不足,以三次NURBS参数样条为基础对五轴加工的NURBS插补的进行研究;基于UG前置输出刀位数据点,分别对刀尖点和刀轴矢量参数化,反算求出控制顶点,实现NURBS插补,同时通过对插补点的曲率计算,推导出插补误差与进给速度的关系,进而用进给速度控制插补误差;基于IMSpost和HEIDENHAIN iTNC530数控系统,进行NURBS插补功能的后置处理器的研究,实现高效NC程序的输出;基于MATLAB,以叶轮的NURBS插补刀具轨迹进行仿真验证,实现了NURBS刀具轨迹的NC输出。     

基于NURBS插补方法的五轴数控双样条曲线后处理研究

为得到NURBS插补方法的五轴数控NC代码,在完成相应的刀具路径源文件(CLSF)生成后,分析研究其后处理方法,并通过利用UG/GRIP二次开发语言在UG软件中生成相应的NC代码,生成后的NC代码在仿真软件中能很好的显示出其加工轨迹。     

基于神经网络的自由曲线插补研究

介绍了利用神经网络的非线性逼近能力和自学习能力,对未知表达式的曲线进行辨识,并利用从曲线的神经网络辨识模型中得到的数据,建立一个数控系统的神经网络插补控制器,实现对未知表达式曲线的插补。通过理论研究和仿真试验表明,这种方法能够较好地完成这类曲线的插补。     

适用于五轴数控加工的平滑插补算法的研究

针对五轴数控系统传统加工方式在加工自由曲线曲率半径大而曲率变化不大的部分会产生凹凸不平的现象,提出一种平滑插补算法。该算法将数值计算中的最小二乘法应用到五轴数控加工轨迹的修整中,进而通过对修整后的指令点进行平滑处理,恢复原平滑曲线轮廓,最后在该平滑曲线上完成曲线插补计算。通过VERICUT对圆台工件进行仿真加工,证明了算法的有效性。     

CNC系统中列表曲线的插补研究

基于列表数值点,利用参数样条拟合精度高、算法稳定的特点,用累加弦长的方法,推导第一次逼近型值点的三次参数样条方程;使用差分的原理,推出该参数样条方程的插补算法,实现型值点的第二次逼近,并分析了步长参数的选取;文章还分析了这种方法的精度.最后通过实例证明这种方法的可行性.     

五轴微段平滑插补算法

在五轴加工编程中,计算机辅助制造系统对曲面加工通常采用以折代曲,采用大量的微小G01直线段来加工曲面,在曲率半径较大的工件表面会出现明显折痕,严重影响工件表面的加工质量。为提高五轴数控加工工件的表面质量,提出一种五轴微段平滑插补算法。该算法考虑五轴加工中刀位数据的量纲差异,根据相邻数据点间的线性轴长度、线性轴的夹角和旋转轴角度变化量识别五轴数控加工程序中非连续微段和连续微段加工区域。对非连续微段加工区域按照原始直线段和旋转轴直接插补,从而保证加工精度。对连续微段加工区域,先通过五维变量获取节点参数,采用最小二乘法对指令点在允许的精度范围内进行修正;对修正后的指令点采用4点构造法计算二阶切矢,根据连续微段的指令点修正值,节点参数值和对应的二阶切矢值获取二阶连续的三次样条曲线;在二阶连续平滑的曲线上进行实时插补计算,控制机床进行五轴加工。试验结果表明:通过提出的五轴微段平滑压缩算法拟合后的路径要更加接近原始的曲面模型,平滑处理过的实际工件加工表面也要优于未进行处理的工件加工表面,提高了五轴自由曲面的表面质量。     

平面任意二次曲线插补算法研究

针对平面任意二次曲线提出了一种统一的插补算法,按统一公式插补包括圆弧、椭圆、双曲线和抛物线等在内的任意平面二次曲线,具有运算简单、精度较高的特点.     

基于插补算法的数据拟合与曲线显示

根据点阵液晶显示模块显示点地址的特点,对点阵液晶屏幕进行了规划,推导出显示点地址与(x,y)坐标点之间的映射关系。在对曲线进行分段拟合的逐点比较法分析的基础上,提出了用“水平、垂直、±45°方向”进行曲线数据拟合的插补算法。论述了其插补的基本原理,给出了插补算法表,用简单的算法实现曲线和实时采集数据曲线的拟合与显示。     

NURBS曲线数控插补算法研究

针对目前制造业对数控加工精度的要求越来越高,提出了一种包含插补误差和进给加速度实时监控的NURBS曲线插补算法,并以实例表明其高速、高精度性。     

基于四阶龙格—库塔算法的NURBS曲线插补

为了提高数控机床的精密加工能力,提出了基于四阶龙格—库塔算法的NURBS曲线插补方法。该方法通过使用四阶龙格—库塔算法求解NURBS曲线节点矢量,得到更高精度的NURBS曲线节点矢量增量,并采用后向差分法代替微分求导的复杂计算过程,提高NURBS曲线插补的稳定性,通过弓高和最大加速度约束插补步长的方法对NURBS曲线插补步长进行限制,减小插补误差对该插补算法的影响。NURBS曲线插补算法过程运用MATLAB软件进行仿真及数据分析处理,验证了该NURBS曲线插补方法的合理性和可行性。