基于数控加工的三次Bzier曲线变步长直线插补新算法

本文给出了基于数控加工的三次B啨ｚｉｅｒ曲线变步长直线插补算法 ,和算法在程序上的实现。即在德卡斯特里奥算法和细化的基础上 ,引进B啨ｚｉｅｒ曲线起点切矢与Ｘ轴夹角λ这个参数 ,通过控制相邻两段B啨ｚｉｅｒ曲线起始切矢与Ｘ轴夹角λ的夹角差△λ在恒定范围内 ,对德氏点进行取舍 ,从而得到一组适合于数控加工的B啨ｚｉｅｒ曲线插补点。     

适用于高速高精加工的平滑插补算法研究

针对直线插补在加工需要平滑度的形状部分时存在的表面凹凸不平现象,文章提出了一种适用于高速高精加工的平滑插补算法.该算法能够根据程序段的长度和相邻程序段之间的夹角推断出工件当前加工部分的形状.对于需要精确度的形状部分,仍然采用直线插补;对于需要平滑度的形状部分,能够从数控程序指定的折线中生成平滑的曲线,并在所生成的平滑曲线上计算插补点.最后通过VERICUT仿真验证了该平滑插补算法的有效性.     

基于刀具姿态控制的指令点插补算法

为克服五轴数控加工中忽略刀具姿态控制所带来的旋转轴速度和加速度不连续等问题,提出一种基于刀具姿态控制的五轴数控加工指令点插补算法。该算法根据给定的数控加工程序确定刀尖点位置集合和刀轴矢量集合,分别采用样条曲线对离散刀尖点和刀轴矢量进行拟合,得到刀尖点曲线和刀具姿态曲线,在此基础上进行指令点插补。实验结果表明,该算法能够将离散刀轴矢量拟合成位于单位球面的二阶连续曲线,保证旋转轴速度和加速度的连续性。     

基于NURBS曲面的五轴联动插补算法

文章提出了一种基于NURBS曲面的五轴联动插补算法。对于NURBS曲面,确定一个参数方向的一系列参数值,就可确定一系列的另一个参数方向的NURBS曲线。沿这些曲线逐条进行插补,就可实现对整个曲面的插补。在每个插补点,求出两个参数方向的切矢,确定出该点的曲面法矢,在假设刀控方向垂直于插补曲面的情况下求出两个旋转轴的运动,实现五轴联动插补。同时,利用NURBS曲线的局部性质来保证插补的实时性。     

比值自校正插补算法的研究

文章提出的比值自校正插补算法是一种基于时间分割的插补算法，此插补算法的基本原理是，对于一段光滑（连续可微）的加工曲线Y=F（X），在插补点附近加工曲线近似于一条直线，由于在一个插补周期内的加工运动是微量，因此，在插补加工进给量不变的情况下，本插补周期内加工运动沿X轴的运动分量△x，可用上一个插补周期的△x作为近似值。为了校正这种近似带来的误差，先用该近似值通过Y=F（x）算出Y轴加工运动量△y以及合成进给量，然后再计算给定进给量与计算得到的合成进给量的比值P，在此基础上，再通过p调整△x以及重新计算△y，从而获得最终的X轴、Y轴方向加工运动量。在通常情况下，一个插补周期一次比值自校正即可获得满意的结果，为了获得更高的插补精度，可在一个插补周期内进行多次比值校正。文章对比值校正算法的有效性和正确性进行了仿真验证，并讨论了其加工误差和升降速控制。从仿真结果及实际应用结果看，该算法简单、精确、实用。     

基于三次多项式曲线的轨迹平滑压缩算法

针对由复杂曲线或复杂分量所组成的数控加工轨迹,采用通用的插补算法难以保证其插补精度与插补速度。因此文章在分析了已有插补算法不足的基础上,提出了一种基于三次多项式曲线的轨迹平滑压缩算法,该算法通过判断相邻微小线段之间的转角大小和微小线段的段长,将待加工轨迹划分为连续微小线段加工区和非连续微小线段加工区,并将其转接处的指令点设置为特征指令点。对于连续微小线段加工区,在满足加工精度的条件下,对其进行曲线拟合将折线加工路径转化成平滑曲线加工路径,以达到压缩程序段数目和平滑加工轨迹的目的。实验结果表明,该算法可以有效地提高数控加工的效率和质量。     

三次非均匀B样条曲线插补算法研究

插补算法的优劣关系到数控加工的精度和速度。文章提出了一种三次非均匀B样条曲线插补算法。该算法基于已知的型值点反算出曲线的控制点,从而得到曲线方程,然后利用泰勒展开公式预估得到曲线插补下一周期的插补点,并通过弓高误差控制方法对曲线插补精度和进给速度进行控制,最后讨论了利用B样条曲线对称性求减速点的方法。经过Matlab仿真分析,证明该方法的正确性与有效性。     

五轴联动数控激光加工系统的空间曲线B样条插补算法研究

五轴联动计算机数控激光加工系统是多功能综合性的机电一体化设备，可进行平面和三维曲面的切割、焊接等激光加工。传统的CNC系统往往只提供直线和圆弧插补功能，不能满足CAD系统的曲线和曲面造型能力对CAM系统的要求。本论文针对复杂轮廓零件数控加工的需要，提出了一种新的空间曲线B样条插补五轴联动算法，并在MATLAB上进行仿真。     

高档数控机床NURBS曲线Newton Rapson迭代的插补算法

为了解决NURBS曲线在Taylor一阶、二阶展开式求解曲线插补坐标点ui+1,存在计算量大、插补时间长等问题,提出一种Newton-Rapson迭代法的NURBS插补算法。该插补算法可以减少插补计算量和插补时间,提高插补精度,并提高曲线加工的效率。仿真实验结果表明,Newton-Rapson迭代法的NURBS插补算法计算过程简单、切实有效,具有可行性和实用性,满足数控系统实时、高速、高效率插补的要求,在其他数控插补的过程中具有很强的借鉴意义。     

参数曲线直接数控插补通用算法研究

目前商用的CAD/CAM软件对样条曲线的数控编程都采用直线或圆弧逼近的方法.因为目前的绝大多数数控系统还没有象加工直线和圆弧一样的样条曲线插补指令.这将导致复杂曲面精密加工时数控程序特别长,在程序调试、修改、传输、存储等方面带来一系列问题.本文在数控直接插补复杂参数曲线方面做了一些探讨,提出了一个通用的参数曲线直接数控插补的算法,以二次Bezier为例详细介绍了该算法的实施过程,最后利用任意二次Bezier参数曲线进行了验证,结果完全正确,且插补误差小于一个脉冲当量.     

基于速度前瞻控制的五轴NURBS曲线插补方法

在分析了最大加速度、进给速度约束以及曲线曲率变化等因素对数控加工过程影响的基础上,提出了一种基于速度前瞻控制的五轴NURBS曲线插补方法.该方法将五轴NURBS曲线插补划分为预处理和实时插补两个阶段,预处理阶段用于样条曲线表达式的计算、刀心点样条曲线按曲率变化的分段以及分割点处期望速度的计算,以减少实时插补阶段的计算量,使其能够满足数控系统对实时性的要求;实时插补阶段利用预处理阶段所得到的信息进行进给速度实时规划,以确保到达曲率较大或曲率突变点之前提前减速.最后对所设计的插补方法进行了仿真验证,验证结果表明本文所提出的方法可在保证加速度不超出限制的条件下保证加工的精度.     

Bézier曲线在五轴直线插补刀路优化中的应用

为了解决五轴机床直线插补过程中,机床抖动及进给轴速度与加速度不连续等实际问题,对五轴直线插补刀路转接光顺进行了研究。基于刀轴的球面坐标系与平面坐标系存在的数学关系,通过2个欧拉角表示刀轴矢量,将其转换为平面问题。针对刀位点与刀轴矢量,利用Bézier曲线对其同时进行转接光顺,提出了一种新的插补光顺思路。经过Bézier曲线转接光顺后的五轴直线插补路径,保证了直线轴和旋转轴速度与加速度没有突变。在模拟过程中共生成839个插补点,每个插补点所消耗的直接计算时间为0.186ms,能够满足实时性要求。在五轴龙门式雕铣机上进行验证,光顺后的速度和加速度没有超过最大约束值,验证了插补光顺思路的可行性。     

基于AutoCAD平台的非圆曲线数控加工自动编程

数控自动编程是生成数控代码的一种有效方法.文章论述了一种基于AutoCAD软件平台的轮廓中含非圆曲线的零件的数控加工代码自动生成的方法.利用VB作为二次开发工具,对AutoCAD软件进行二次开发.该模块首先识别零件轮廓中的直线、圆弧和非圆部分,然后对非圆部分应用近似双圆弧插补算法进行圆弧逼近,最终实现了轮廓中含非圆曲线零件的几何识别、插补拟合及数控加工代码的自动生成,并给出了最大插补误差.对文中所述实例,当取点半径为3mm时,其最大插补误差小于0.001mm.     

多轴联动电火花加工数控系统可逆插补研究

为了实现电火花加工中的多轴联动可逆插补,利用改进的逐点比较法开发了可逆直线插补算法;利用改进的单步追踪法开发了可逆圆弧插补算法;以二轴联动插补为基础,派生得到了多轴联动插补算法.利用文中研究的多轴联动可逆插补算法,开发出了5轴联动可逆插补算法,应用于5轴联动电火花加工数控系统中,并运用该数控系统进行了带冠整体式涡轮盘的加工实验.实验表明该算法是一种精确严格的多轴联动可逆插补算法,非常适用于多轴联动电火花加工数控系统.     

椭圆的时间分割插补新算法

椭圆是机械制造中常见的零件轮廓曲线,数控加工是制造此类零件的最有效方法.文章提出了一个椭圆的时间分割插补的新算法,其实质是先按等参数节点划分法将被加工曲线分成许多微小线段,这可利用一个简单的递推公式完成划分点的坐标计算.而后根据每一插补段的估计步长算出应包含微线段的数目,从而算出插补点的坐标.仿真运算表明,本方法具有很高的插补精度,且进给步长波动也在实际运用的许可范围内,完全可用于数控系统的设计和改造.     

基于轴加速度限制的NURBS曲线实时自适应插补算法

现有的NURBS曲线插补算法大多只关注合成加速度的平稳过渡,却忽略了各轴加速度是否超出电机的加减速能力.为了把弓高误差、各轴的速度及加速度同时限制在允许范围内,对现有限制合成加速度的自适应插补算法提出改进.算法主要包括两部分:预处理和实时插补.预处理首先对NRUBS曲线进行分段;接着在实时插补中设计了一个前瞻模块,对各分段曲线进行速度规划,使进给速度同时满足弓高误差和各轴加速度限制,并确定减速点.采用高性能处理器,使前瞻处理和插补计算同时进行,实现实时插补.最后通过MATLAB实例仿真,验证了算法的正确性和可行性.     

组合有理二次Bèzier曲线及其在数控弯管加工仿真中的应用

根据推导所得出的有理二次Bèzier曲线表示圆弧曲线的表达式,给出了描述一类由直线和圆弧曲线构成的组合曲线分段参数方程,采用该方法能够自动保证圆弧曲线与直线达到G1连续,并将其应用于数控弯管加工仿真中导管的动态成形,使用结果表明,该方法能够显著提高数控弯管加工仿真系统的运行效率。     

基于动力学和运动学的开放式数控系统圆弧插补轨迹研究

在开放式数控系统实验平台下对圆插补轨迹进行实测,并分析了圆弧插补产生误差的原因,对数控系统进行了动力学和运动学分析,并建立了基于动力学和运动学的直流伺服驱动的动态模型.在此基础上,对X轴和Y轴的速度和加速度变化情况进行理论研究,分析速度和加速度变化的原因,并对X轴和Y轴的速度和加速度进行了实测以验证理论分析,最后提出了一种新的插补算法,通过在开放式数控平台下实验证明,该算法可以改善由于运动学和动力学引起的插补误差.     

二次曲线通用插补算法研究

为了解决数控加工中非圆二次曲线的直接插补难题 ,本文提出了一种通用插补算法 ,可对各种二次曲线进行直接精确插补 ,运算速度快 ,插补误差不大于 0 .70 7个步长。它还可以推广运用到更高次曲线中。本方法将可以大大扩展CNC系统的插补功能 ,使二次曲线和更高次曲线的NC编程和加工变得极为简单     

基于S曲线加减速的NURBS实时插补前瞻控制方法

根据现有S曲线速度规划的插补算法,对影响机床加工的各种因素进行了分析,设计了一种基于动态前瞻的预测S曲线减速点的方法,解决了传统计算减速点存在的误差问题.本算法分为预处理和实时插补两部分,在预处理中将加工曲线按曲率的变化率进行分段,按段的类型进行实时插补,并且在段内进行动态前瞻,预测S曲线第三阶段起点.仿真实验结果表明,该插补算法能够在保证加工精度的前提下,实现速度和加速度的平滑过渡.