基于双圆弧步长伸缩数控插补非圆曲线算法的研究

为了加工出高质量的非球曲面器件,超精密非球曲面数控系统的数控插补算法非常重要。根据所要加工的非球曲面零件,采用了一种新的非圆曲线数控插补算法“双圆弧步长伸缩数控插补算法”。这种算法采用双圆弧段逼近方式,其双圆弧段彼此相切,一阶导数连续,并且步长可伸缩,其数控插补误差可进行控制。因此加工后的工件表面整体光滑,插补曲线的质量很高,而且适用性很广泛。最后用所研制的数控插补算法进行了大量的磨削加工试验,试验结果表明:该插补算法能加工出高质量的非球曲面零件,加工后的零件面形精度为O.30μm,其表面粗糙度Rrms=11.555nm,Ra=8.538 nm。     

基于微机时钟脉冲的新型硬件细分原理研究

提出了基于微机时钟脉冲的四种新型硬件细分原理 ,给出了用于机床传动链误差实时测量与补偿时的调制型传感器信号处理的相应硬件细分实现方案 ,可使测量分辨率较直接细分法提高 2～ 3个数量级 ,并进一步分析了其特点及适用场合     

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。     

数控加工中基于自由曲面表面特性的刀具路径安排

目前CNC上的轨迹控制功能仍主要是直线和圆弧插补,因此当加工自由曲面时,大多只能采用直线或圆弧逼近算法来对曲线进行逼近处理。针对数控加工的实际需求,现在数控系统技术人员对数控机床插补器进行研究并开发出了许多曲线和曲面插补功能。基于曲线插补,在保持进给速度尽可能恒定的条件下,对刀位路径和刀位速度进行离线的曲线拟合,以便于得到用于数控加工的刀位文件。这种方法能有效解决进给速度的波动问题,并能有效压缩刀位文件。为此,提出几种算法来拟合刀位路径和刀位速度轮廓曲线。曲线和曲面插补在数控代码数据量和逼近误差方面都有较大的改善。     

摆线轮齿廓高效离散插补算法及模块开发

针对摆线轮齿廓曲线,提出了一种根据曲率自动调整转角间距、以数值方法计算弓高误差的齿廓高效离散粗插补算法。基于该算法开发了摆线轮齿廓设计模块,并对比了等间距法、等步长法、等误差法及该算法的齿廓粗插补结果,验证了该算法的可行性与有效性。基于该设计模块,建立了齿廓离散插补与工程制图软件、三维建模软件以及数控机床的数据对接。     

面向一种新型并联动力头的点矢混合插补方法

为满足一种新型三坐标并联动力头物理样机数控系统的开发需求,研究了五轴数控加工中的点矢混合插补方法,提出了一种基于Hermite插值的双曲线插补算法。分析了并联动力头的姿态变换和关节驱动参数的求解,由数控代码信息建立末端参考点和辅助参考点的位置点集,并运用线性插值方法估计各点上的导矢方向,根据进给速率运用Hermite插值方法在各坐标轴进行插补计算。仿真实验证明了Hermite双曲线插补方法在同等条件下可获得较线性插补和平面矢量插补更好的位姿插补精度,适合于高速高精度自由曲线曲面运动控制。     

面向鼓形插削让刀机构的共轭双凸轮廓线设计

提出了一种用于数控插齿机鼓形齿插削的让刀机构,其让刀轨迹由共轭双凸轮实现,能够克服鼓形齿插削过程中冲击振动大、稳定性差及精度低的问题。让刀机构设计的核心是共轭双凸轮的廓线设计。在给定让刀机构共轭双凸轮基本参数的基础上,以实现插齿让刀运动轨迹无柔性冲击为目标,进行了凸轮转角分配,选定了五次多项式为凸轮廓线过渡曲线,推导了共轭双凸轮各段轮廓曲线的数学模型,并应用Wolfram Mathematica计算并绘制共轭双凸轮理论廓线与实际廓线。共轭双凸轮实物装机运行良好,验证了所推导数学模型的正确性和凸轮设计过程的合理性。     

基于STEP-NC的NURBS曲面插补方法研究

讨论了旧的数控编程接口标准ISO6983的缺点,研究了基于新数控编程接口标准STEP-NC的数控系统中的NURBS曲面插补技术.介绍了STEP-NC标准中关于NURBS曲面的描述,详细讨论了NURBS插补原理,插补预处理,NURBS曲面加工路径规划和实时插补轨迹生成算法,并给出了实例和仿真结果.NURBS曲面插补技术的研究为进一步研究STEP-NC数控系统奠定基础.     

计算机辅助曲面贴合检测中曲面细分的几何原理

利用细分曲面的原理 ,提出一种基于分段三次Hermite样条插补 ,用于机械产品造型曲面贴合检测中曲面细分的新方法。将低分辨率的贴合曲面使用基于分段三次Hermite样条插补 ,将曲面细分为多分辨率的多边形 (三角形 )面片 ,对插补边界进行平坦性检测 ,以多边形面片网格替代曲面 ,来检测两个实体贴合曲面的可贴合性     

数控车床刀尖半径调整方法

在数控曲面车削加工中,影响曲面精度的主要有机床精度（定位精度、重复定位精度、主轴跳动等）、机床数控系统精度、刀具的制造和安装精度等因素。现代数控机床的精度和控制系统精度已达到微米和亚微米级,完全能满足微米级精密加工的要求。由于数控车床在加工曲面采用的是插补方法（直线插补G01,圆弧插补G02、G03）,刀具刀补值的正确与否直接影响着曲面的加工精度。     

基于硬件在环的滚齿机数控系统的开发

运用硬件在环技术在沈阳机床厂开发的i5数控系统平台上进行了滚齿机数控系统的开发。采用SolidWorks软件建立了滚齿机的三维模型,并利用Virtuos建立了滚齿机控制系统模型,从而构建了硬件在环仿真系统。经过数控加工程序仿真验证,结果表明,可大大提高数控系统的开发效率,降低开发风险。     

大平面砂轮磨齿机数控分度及数控修形研究

通过对国产ＹＫ７４３２磨齿机数控分度及数控修形方案的研究，在应用国产数控系统低成本的前提下，开发了用实用新型大平面磨齿机，为国内径向剃齿刀的磨削提供了一台关键设备。     

蜗杆砂轮磨齿机数控系统设计

本文介绍我所与上海机床厂联合研制的ＹＫＡ７２３２型蜗杆砂轮磨齿机数控系统的软件和硬件的组成、特点和功能。该系统基于工业ＰＣ机进行锁相伺服、交直流伺服闭环控制，软件具有参数化自动编程等自动功能，操作方便。     

数控滚齿机几何误差建模与分析

基于多体系统理论对数控滚齿机进行了结构分析,得到了数控滚齿机的拓扑结构;分析研究了相邻体的运动关系,根据相邻体的运动关系,结合数控滚齿机的拓扑结构,得出了数控滚齿机的几何误差模型;对所得到的几何误差模型进行解耦,获得了数控滚齿机各轴独立的补偿量。研究结果为数控滚齿机几何误差补偿的实现奠定了基础。     

CNC齿轮机床的主控方式及控制原理

介绍自行研制的齿轮机床ＮＣ系统的组成与功能。基于模块化、灵活性的思想，该ＣＮＣ系统集编程、加工于一体，并可实现多轴联动控制。     

基于机床混合模型的参数曲线高速插补速度极值分析

参数曲线高速数控插补时,进给速度规划需要综合考虑机床动力学特性和曲线几何特征的限制。通过建立机床进给系统的机电混合模型,给出了参数曲线高速插补进给速度的机床动力学约束条件。以此条件为基础,采用“速度－加速度”相平面分析法导出了速度极值曲线解析表达式。与实时插补弦高误差约束下的速度极值曲线表达式相比,二者具有一致性。通过机床动力学约束下的速度极值曲线最大实时插补弦高误差估计,可简化插补进给速度规划约束条件。研究结果表明,给出进给速度极值解析曲线是有效的,可为参数曲线高速插补进给速度优化规划提供理论分析依据。     

采用SIMATIC WinCC的数控成形磨齿机系统人机界面的实现

根据数控机床人机界面设计原则和模块化设计原理,开发了数控成形磨齿机系统人机界面。选用SIMATICWinCC为开发平台,在数控系统功能分析的基础上,根据成形磨齿的工艺要求,设计机床各级模块,建立各模块的参数化人机界面;用户在人机界面界面的引导下即可完成成形磨齿加工操作、管理加工数据、查询浏览历史信息和实时监控机床运行状态。     

非圆齿轮滚齿加工CNC系统联动结构

探讨非圆齿轮滚齿加工的数控机床应该具有的联动结构。从滚刀节曲线与齿轮工件节曲线之间必须进行纯滚动出发,推导出联动关系为４个坐标的复杂联动。这种联动关系再由ＣＮＣ系统主计算机进行处理,分成若干足够精确的微直线段,而后利用专用电子齿轮电路模板和脉冲合成电路模板实现这些微直线段内的４坐标直线联动控制。用这种粗精插补结合的方法,获得非圆齿轮滚齿加工所需要的ＣＮＣ联动结构。     

Actualities and Development of Heavy-Duty CNC Machine Tool Thermal Error Monitoring Technology

Thermal error monitoring technology is the key technological support to solve the thermal error problem of heavy-duty CNC(computer numerical control) machine tools. Currently, there are many review literatures introducing the thermal error research of CNC machine tools,but those mainly focus on the thermal issues in small and medium-sized CNC machine tools and seldom introduce thermal error monitoring technologies. This paper gives an overview of the research on the thermal error of CNC machine tools and emphasizes the study of thermal error of the heavy-duty CNC machine tool in three areas. These areas are the causes of thermal error of heavy-duty CNC machine tool and the issues with the temperature monitoring technology and thermal deformation monitoring technology. A new optical measurement technology called the ‘‘fiber Bragg grating(FBG) distributed sensing technology' for heavy-duty CNC machine tools is introduced in detail. This technology forms an intelligent sensing and monitoring system for heavy-duty CNC machine tools.This paper fills in the blank of this kind of review articlesto guide the development of this industry field and opens up new areas of research on the heavy-duty CNC machine tool thermal error.