汽轮机叶片数控加工的直接插补算法研究

汽轮机叶片是高精度的复杂零件,其大多数插补采用线性和圆弧插补,但许多成熟的非均匀有理B样条插补算法仍未应用于汽轮机叶片.针对汽轮机叶片高速精密加工的要求,探讨了恒进给速度插补、限定弓高误差的自动调节进给速度插补、等弓高误差插补和基于冗余误差控制插补4种非均匀有理B样条插补算法,从加工精度、进给速度以及加工效率3个方面对上述4种算法进行比较.仿真结果表明,基于冗余误差控制插补算法是最适合汽轮机叶片加工的插补算法.     

基于隐马尔科夫模型的非球面磨床误差建模与补偿分析

为解决非球面光学元件加工存在的环带波纹误差问题，阐释数控切线回转成形非球面加工的基本原理，解析速度插补原理的数学建模过程，针对速度插补中速度进给的时基性，提出基于隐马尔科夫模型构建速度前瞻预测模型的方案。以实际非球面加工样件建立隐马尔科夫补偿模型，实验结果表明：基于隐马尔科夫模型的速度前瞻补偿技术可以有效实现速度插补中速度补偿，补偿后速度误差残差降至0.949 8，满足非球面数控磨床的加工精度需求。     

高速加工中心控制环参数的优化

高速加工中心机床在现代制造工业中应用越来越普及，与传统机床相比高速加工中心对机床动态特性的要求越来越高，这对高速加工中的轮廓插补及空间插补是至关重要的。通过调节控制环参数可以优化机床动态特性，提高机床动态响应速度。另外可以通过调节参数抑制机械共振以及设置摩擦补偿参数的方法更进一步的提高机床动态特性。     

基于STM32的改进DDA插补器设计与分析

针对普通DDA进给速度不够快、插补误差较大、插补脉冲分布不均匀等不足,利用改进的DDA算法作为插补算法,以基于ARM Cortex-M3处理器内核的STM32微控制器为插补控制核心,设计了DDA硬件插补系统,实现了高速高精度插补。借助Keil uVision4软件开发环境,利用C语言分别设计了普通DDA和改进DDA的算法程序,并对两种方法的插补结果进行了对比。结果表明:与普通DDA相比,改进DDA在插补速度与插补精度上均有一定的提高,控制器溢出脉冲分布更加均匀。     

基于多轴运动控制方法的高速切削复合轨迹研究

为了解决复杂曲面数控加工中的高速数控加工问题,从过程集成控制的角度构建了多轴平滑运动模型、插补控制、位置跟踪等。速度优化模型采用数学方法,构造了加、减速控制。速度预处理中通过简化优化模型,提出了柔性加减速控制算法,并对其进行了优化设计。为了克服高速进给系统的非线性影响,通过引入新的加速度和速度的前馈控制,提出了高速位置跟踪算法;实现了基于双核处理器的嵌入式数控系统,且该结构能保证六轴插补周期的要求。现场数据显示该系统在高速运动平稳性好,能满足叶轮复杂轨迹控制要求等。     

基于NURBS插补算法的汽轮机叶片数控加工

为了提高汽轮机叶片的加工精度,文章通过分析汽轮机叶片的结构特点,采用一种NURBS曲线插补算法对其进行插补仿真。文章所采用算法由两部分组成:速度规划和参数计算。首先速度规划采用简化的五段S曲线加减速控制方法,保证了叶片在高速加工过程中加速度的连续,使机床运行平稳,然后利用牛顿迭代法来计算插补参数,得到更精确的插补参数,进一步提高了叶片的加工精度和加工速度。汽轮机叶片的插补仿真表明,该算法有高的稳定性和运算精度,并且使机床振动减小,速度波动小,保证了叶片的高质量加工。     

NURBS曲线插补算法及加减速控制研究

针对复杂零件高速高精密加工的需求,提出了一种基于阿当姆斯微分方程的NURBS曲线实时插补算法。通过对算法的合理简化与近似,保证了算法的实时性。此算法基于轮廓误差和法向进给加速度控制,使进给速度能随曲线曲率自适应调整。与之相适应,配合此插补算法,利用NURBS曲线的对称性预测减速点,提出了一种新的插补前抛物线-直线-抛物线S形加减速控制方法。该方法具有位置精度高、速度无突变、过渡平滑、计算简便等优点。通过采用MATLAB对插补轨迹仿真和实例分析,证明了插补算法和加减速控制方法的正确、合理、有效性。     

基于DSP的嵌入式运动控制器插补算法及误差补偿研究

采用TMS320LF2407A为核心设计嵌入式三轴运动控制器，利用DSP的片内定时器作为精插补器实现脉冲输出，用于控制步进电机伺服系统的运行。文章介绍了使用DSP内部定时器作为脉冲发生器的工作原理，提出了一种基于定时器的数控精插补算法模型，对影响该算法速度控制性能的几个关键因素进行了分析，给出了相应的设计原则，并对精插补算法的边界误差和圆整误差的产生以及补偿问题进行了详细论述。     

基于NURBS曲线插补的五段S曲线加减速控制方法研究

为满足非均匀有理B样条曲线高速高精度插补加工的需要,针对目前参数曲线插补加减速控制方法的不足,常规直线加减速方法存在冲击,七段S曲线加减速方法算法复杂等问题,提出了基于NURBS曲线插补的五段S曲线加减速控制方法.该方法将高速加工中容易超限的弓高误差和机床所能承受的法向加速度等参数均考虑在内,而且合理地解决了插补前加减速控制中的减速点预测困难的问题.仿真结果表明,该方法能够保证加速度的连续,速度的平滑过渡,有效提高了系统的柔性,简化了算法.     

基于PC的离线插补高速加工数控系统

产时插补是高速数控系统中实时性要求最高的环节，也是提高控制环节节拍和精度的“瓶颈”。自从CNC软件诞生之日起，大量文献都致力于研究提高插补精度的优化算法，但是由于可以利用的计算时间十分有限，即一个插补周期一般为1－10ms，高速切削达到0．2ms，所以很难保证算法的稳定性和可靠性。本文提出了一种从根本上解决问题的方案：OLICNC高速数控系统通过离线插补，在线跟随的策略，达到提高控制系统的控制精度的目的。文章对OLCNC高速数控系统的工作原理，系统结构，系统与传统数控相比的特点和关键技术作了较为详尽的论述，OLICNC数控系统不仅应用于新型高速加工机床，而且也是改造现有机床经济而实用的选择。     

方管管端焊接坡口模型及加工工艺精度

针对一般用于加工圆管的五轴联动数控切割机床在加工方管时出现的加工工艺问题,相对传统的管、管模型,运用解析几何方法推导出了新的圆、方管空间相贯数学模型,提出了解决纵向轴补偿的“外接圆包络法”,研究了适用于方管切割时切割角度的割炬位姿和两面角、坡口角等相关参数的数学模型,解决了方管相贯线拐点处坡口处理难题,提出了对带突变的切割轨迹的精度进行控制的自适应分点法和突变位置速度的控制处理方法,并验证了所建立的数学模型的可靠性和实用性.为多功能数控管道切割机床的开发提供了新的理论依据和思路.     

数控车床位置检测全闭环控制的设计与实现

位置检测系统对保证数控机床的加工精度和速度起着决定性的作用。文章通过位置检测全闭环控制系统的组成、位移检测与测量、光栅尺在数控车床上的结构设计及与系统相关的各种间隙补偿的适配设置和参数调整,论述了数控车床基于伺服驱动的位置检测直接测量系统全闭环控制的设计与实现。     

Sliding mode cutting force regulator for turning processes

Continuous sliding mode control is applied to turning processes for cutting force regulation. The motivation of the use of the slide mode control scheme is to solve the nonlinearity problem caused by the feedrate override command element in the commercial CNC machine tool. When the adaptive control algorithm is applied to the commercial CNC machine tool, it is one of the practical methods that the programmed feedrate is overridden after the control algorithm is carried out. However, most CNC lathe manufacturers offer limited number of data bits for feedrate override, thus resulting in nonlinear behavior of the machine tools. Such nonlinearity brings ‘quantized' or discrete effect so that the optimal feedrate is rounded off before being fed into the CNC system. To compensate for this problem, continuous sliding mode control is applied. Simulation and experimental results are presented in comparison with those obtained from applying adaptive control which is a widely used approach in cutting force regulation. Adaptive control loses its effectiveness in the presence of nonlinearity since it generally requires linear parametrization of the control law or the system dynamics. Experiments are conducted under various machining conditions, subject to changes in spindle speed, material of work-piece, and type of machining process. The suggested slide mode controller shows smoother cutting force fluctuation, which cannot be achieved by the conventional adaptive controller. The experimental set-up reflects the emphasis on the practicality of the sliding mode controller. In order to avoid the use of a dynamometer in the course of measuring the cutting force, the indirect cutting force measuring system is used by means of feed drive servo-motor current sensing.     

高速切削CNC系统的研究

比较了高速切削加工与传统数控加工的区别 ,指出了高速切削对CNC系统的特殊要求 ,基于这些要求分析了目前高速切削CNC系统存在的四个问题 :①CNC体系结构封闭 ;②与CAM系统集成不够 ;③插补器和进给伺服控制器存在局限 ;④CNC缺乏对已知信息的综合考虑。针对这些问题的解决 ,提出基于PC的开放式CNC系统是解决问题的可行方案 ,应用面向对象的方法建立了这种方案的层次化参考模型 ,最后 ,给出了其实现的硬件拓扑结构     

数控等离子切割机切割件的变形控制

针对数控等离子切割机切割件产生变形的原因,对切割件的变形进行了分析.根据数控等离子切割机的特点,在加工过程中正确选择切割的起点、切割方向、切割顺序、切割速度等工艺,可以有效提高切割件的加工质量,同时对单边工件、细长件、异型件以及特殊件的变形控制进行了详细地阐述.     

数控等离子弧切割多参数的选择与优化控制

数控等离子弧切割是一种经济、实用、高效的先进热切割技术.在数控等离子弧切割工艺参数中,许多参数相互耦合,影响切割质量与切割效率,因此,切割参数的选择及控制是一个重要的问题.通过对数控等离子弧切割的加工工艺进行分析,对等离子弧切割的空载电压、弧柱电压、切割电流、切割速度、工作介质及流量、喷嘴距工件的高度、喷孔直径、电极内...     

基于BP神经网络数控机床切削能耗的研究

数控机床的能耗来源于工作时的电动机空载和切削过程中的负载消耗。分析切削过程中的切削速度、进给速度、切削深度等切削参数对数控机床能耗的影响;基于BP神经网络搭建数控机床能耗与切削参数的模型,简化了经验公式繁琐的计算过程;利用遗传算法对切削参数进行优化。对比试验表明:用优化后的参数进行加工,能明显地降低能耗,为加工过程能耗控制提供了一个良好的方案。     

Computer-aided accuracy enhancement for multi-axis CNC machine tool

A computer-aided error compensation scheme has been developed to enhance the accuracy of multi-axis CNC machine tools by compensating for machine geometric and thermal errors in software way. Stationary geometric errors including the coupling effect of linkage errors between machine slides are calibrated off line. Dynamic thermal errors are predicted on line by an artificial neural network model. Because machine errors are variant with the cutting time and slide positions, a PC based compensation controller has been developed to upgrade commercial CNC controllers for real-time error compensation. The real-time compensation capability is achieved by digital I/0 communication between the compensation controller and CNC controller without the need of any hardware modification to the machine servo-drive loops. The compensation scheme implemented on a horizontal machining center has been proven to improve the machine accuracy by one order of magnitude using a laser interferometer and cutting test.     

石材桥式切割机数控系统的刀补研究

为了实现对石材轮廓的精确加工,不同刀具的刀补模块设计是开发数控系统的关键技术。通过对C机能刀补算法的研究,简述了刀补转接的几种类型及其判断算法,结合石材桥式切割机的加工特点,对锯刀、铣刀、磨刀的刀补算法进行了设计。采用PC+运动控制卡的硬件结构,以Visual C++作为开发软件,设计了石材桥式切割机的数控系统软件。运行石材桥式切割机的数控系统,对锯刀、铣刀、磨刀刀补进行仿真,并在工厂中进行加工测试。结果表明:该切割机能稳定运行,其刀补算法实现了自动刀具补偿功能。