NURBS插补技术在复杂曲面数控加工中的应用

分析了NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)曲线直接插补技术相对于传统数控系统中采用的直线或圆弧逼近对NURBS曲线数控编程的优越性;探讨采用NURBS曲线插补技术的CNC机床曲线曲面的加工方法以及实际应用中需要进一步解决的问题。     

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.     

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。     

五轴联动双NURBS曲线的生成与插补方法研究

针对现行复杂曲面加工常采用的五轴联动线性插补方法速度、精度较低且数控文件大等缺点,利用非均匀有理B样条（NURBS）曲线在表示空间曲线时具有的优势,提出了一种适合于五轴联动实时插补运算的双NURBS曲线指令格式,同时介绍了这种格式数控代码的生成过程及插补方法。通过实例表明所提出的方法可以完全克服五轴线性插补方法的不足之处。     

五轴联动数控加工中的刀具轨迹控制算法

已有的五轴联动数控加工系统往往忽略刀轴矢量插补问题,只是简单地通过对线性轴进行插补、对旋转轴进行跟随的方式来实现刀具轨迹的控制,导致产生非线性误差和刀具碰撞与干涉等问题。为此,提出一种基于刀轴矢量插补的刀具轨迹控制算法。该算法采用大圆弧插补法对加工过程中的刀轴矢量进行控制,同时采用NURBS曲线拟合方法对控制过程中产生的中间点进行处理,并通过对拟合而成的NURBS曲线进行插补来实时计算各运动轴的位置。该算法不仅能够有效地提高五轴联动数控加工的精度,而且可以有效减小数据存储量。仿真和实际加工验证了算法的有效性和实用性,证明算法具有轨迹过渡平稳、非线性误差小的特点。     

NUM数控系统在五轴插补上的特点

NUM数控系统以其功能的复杂性、开放性和灵活性而著称。在五轴加工机床上,表现出的功能及特点如下:(1)RTCP(RotationAroundToolCenterPoint:绕刀具中心点旋转功能)　本系统以刀具中心点为基准进行自动补偿,它可根据被加工曲线在空间的轨迹,自动对五轴机床中的旋转轴进行补偿,以确保球形刀具的中心点在插补过程中始终处在轨迹上。该功能同时激活倾斜面功能。RTCP功能被安装在PC机上并在Windows环境下运行。安装时产生一个包含描述旋转轴运动的宏程序。(2)N/MAutoFunction(N/M自动功能)　在五轴机床插补时,允许最多5个轴用手动进行…     

五轴加工路径空间圆弧插补新型算法研究

针对五轴联动机床切削空间中某固定半径的圆弧的复杂性,提出了一个高效率的五轴空间圆弧插补加工方式,只需要一个单节的NC指令,就可完成该固定半径的圆弧切削加工,可省去许多短直线（G01）的指令,既提高了五轴空间圆弧加工的精度,又实现了程序更精简的目标。最后,通过实体切削软件（VERICUT）进行运动仿真验证及指令代码格式分析,其结果证明了该算法及后置处理程序开发的有效性。     

空间曲面数控加工轨迹的离线插补方法的研究

本文提出把传统的数控加工划分为插补计算与实时控制两个独立的阶段;探讨了主从式数控系统的实现方法,以及用于一般空间曲线十线、曲面加工过程中的轨迹控的理论和实践问题.     

基于NURBS插补的整体叶轮数控加工

在对比分析NURBS曲线插补技术和传统数控机床采用的插补方法特点的基础上,说明了NURBS曲线插补技术在曲面加工方面的优越性.进而对整体叶轮的叶片采用非均匀有理B样条（NURBS）进行曲线、曲面拟合,对整体叶轮数控加工工艺进行了规划,实现了NURBS插补方式的整体叶轮数控加工。     

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。     

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。     

基于NURBS理论的高速插补技术

高速加工是近年来发展起来的一种先进的金属切削加工技术，由于它大大提高了切削效率和加工质量，故又称之为“高性能加工”。但当用高速加工进行高精度的曲面加工时，由微段直线或圆弧构成的数控程序非常庞大，从而造成加工信息量大增，另外直线或圆弧也不能真实、完整地反映CAD／CAM系统所产生的复杂曲面模型，从而造成制造精度偏离设计要求。为了能够更好地解决高速切削的工艺问题，出现了基于NURBS理论的CNC插补控制器，这使得CNC系统具备了能自动进行NURBS格式定义的加工域生成的能力，NURBS插补技术也成为当今数控加工和CAD／CAM领域的一大研究热点。     

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。     

NURBS插补应用研究

介绍了ＮＵＲＢＳ插补的概念,分析了ＮＵＲＢＳ插补的应用特点,提出了与ＮＵＲＢＳ插补匹配的ＣＡＭ软件的产生方式。     

高速加工路径的空间曲线插补研究

当今自由曲面在高速加工中参数样条插补、NURBS插补等,涉及到很多相关的算法。插补的几种方法进行了简单介绍,分析了它们的应用特点。在高速加工中精度的要求,而且还缩短了插补计算的时间。口工中,经常使用到空间曲线插补方法。空间曲线的插补方法有很多,如直线插补、其中,三次参数样条和NURBS曲线是广泛应用的插补曲线。这篇论文对空间曲线特别针对NURBS插补的应用特点进行研究,NURBS插补不仅保证空间自由曲线     

五轴联动刀轴矢量平滑插补算法

针对现有刀具姿态控制方法不能保证加工中刀轴矢量平滑变化,造成旋转轴速度、加速度的不连续以及加工精度低、表面不光滑等问题,在分析刀轴矢量变化与旋转轴速度、加速度平滑性间关系的基础上,提出一种能够保证加工中旋转轴速度、加速度连续的刀轴矢量平滑插补算法.该算法先依据给定首末刀轴矢量建立局部旋转坐标系;在已建立的局部旋转坐标系中采用倾斜角和射影角来表示刀具姿态曲线;依据刀具姿态曲线的二阶连续性对倾斜角和射影角表达式进行求解.算法仿真和实际验证结果表明,本算法能够保证加工中刀具姿态曲线经过程序给定刀轴矢量,在产生较小刀具姿态误差的同时,保证加工中旋转轴速度、加速度连续.     

人体类艺术品的快速仿制与五轴数控加工的技术研究

人体类艺术品的快速仿制是逆向工程中自由曲面零件的数据采集、数据处理和艺术品模型重构技术的应用。基于Geomagic软件应用中NURBS面片的快速仿制艺术品,有效提高了艺术品曲面重构的效率和品质,基于UG软件应用中的五轴数控编程模块,编制人体类艺术品加工所需的五轴CNC程序,应用Vericut软件构建虚拟机床,仿真实际加工过程,检测出机床碰撞和干涉,为生产型五轴机床加工提供安全保障。     

复杂曲面实时插补系统的开发

介绍一个具有曲面插补功能的ＣＮＣ系统的硬件构成和软件结构。提出一个不同于一般粗插补和精插补的两步骤插补器结构,介绍其实现技术,解决了轨迹行终点减速区的预测判别问题。最后给出应用实例。     

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.