基于容差限制的五轴侧铣直纹面刀具轨迹规划

刀具轨迹规划是五轴侧铣加工的一个关键问题,以前的研究表明通过全局最小化加工误差来优化刀具轨迹是一个可行的方法,然而,全局加工误差最小并不能保证局部误差可以控制,局部刀具轨迹误差可能超过实际加工中允许的容差值.因此,本文提出全局和局部最优相结合的方法,该方法在刀具轨迹规划时考虑了给定容差的限制,使得直纹面侧铣刀具轨迹最优和误差可控.在全局最优化过程中,对误差过大的刀具轨迹进行局部调整,使得误差满足容差值.对本文算法进行仿真实验验证,实验结果证明了本文算法的可行性和有效性.     

异步数据传输机制（ACM）的有限状态机建模分析

介绍异步数据传输机制(Asynchronous Communication Mechanism,ACM)的基本理论,采用有限状态机理论建立ACM的抽象数学模型,通过此模型分析研究了ACM的相关特性,以及亚稳态问题对于这种机制的影响.ACM在异步模块间的数据传输等方面的应用具有突出的优势.     

五轴机床通用运动学模型的设计

在分析三种典型的五轴机床结构的基础上,运用机构学理论建立一种通用的五轴机床机构学模型,该模型拥有3个平移自由度和4个旋转自由度,同时在工件端和主轴端分别有两个旋转自由度.利用齐次变换矩阵和正向、逆向运动学相结合的方法对模型进行分析,得到五轴NC数据完整的表达式,实现了各种类型的五轴机床NC数据的通用表达,不仅可以将任意坐标系下的刀位数据转换为NC数据,同时实现了任意结构五轴机床之间NC数据的相互转换.该模型的建立不仅使数控系统具备了空间坐标变换的能力,还为开发具有五轴加工功能的高档数控系统打下了统一的空间运动学基础.     

五轴端铣3D刀补中运动突变的处理

五轴联动数控系统执行端铣3D刀具半径补偿功能时,当刀轴矢量与曲面法矢量非常接近时,相邻插补点处的半径补偿矢量会出现转角过大的现象,从而引起机床直线轴的速度突变。在建立切触点到刀心点再到机床轴的传递关系的基础上,分析半径补偿矢量存在奇异解并引起机床轴运动突变的原因。以平底刀为例给出相应的控制算法。通过旋转优化奇异区域内各插补点处半径补偿矢量的位置,消除相邻半径补偿矢量反向的极限现象;通过插值进一步降低速度突变程度,使各轴速度都降至最大允许值以内。与直接使用相邻插补周期的半径补偿矢量进行赋值的方法相比,该算法通用性更高,对突变的处理效果更好。仿真试验证明了该算法的正确性和有效性。     

倾斜旋转轴五轴机床运动学模型的设计

分析两个旋转轴非正交的倾斜旋转轴结构的五轴机床结构,运用机构学理论建立该类型五轴机床机构学模型.以刀具旋转型机床为例,使用齐次坐标变换矩阵和正向运动学分析建立倾斜旋转轴五轴机床的形状创成函数,最后通过逆向运动学求解出NC数据的分析公式,该公式简单且通用性强,为倾斜旋转轴结构的五轴机床的空间运动和坐标变换问题提出了通用的处理方法.     

基于误差控制的五轴NC系统平滑插补策略

针对五轴系统对旋转轴采用线性插补容易出现过大刀轴姿态误差,采用矢量插补又容易在奇异点附近出现过大轨迹误差的问题,提出一种基于误差控制的平滑插补策略.新的插补策略分别对旋转轴和线性轴进行处理.对于旋转轴,根据相邻刀位点信息求解中点位置的理想刀轴矢量,若中点刀轴矢量处于奇异区域内,根据允许刀姿误差将刀轴矢量进行倾斜处理,然后以起点、中点和终点的刀轴矢量为基准对旋转轴进行矢量插补.对于线性轴,判断中点位置的轨迹误差是否超过允许范围,若超出则按理想刀位轨迹进行插补,否则直接采用线性插补.仿真实验证明了基于误差控制的插补策略既避免了奇异点附近出现过大轨迹非线性误差,又降低了刀轴姿态误差.     

五轴联动数控加工中的微小程序段插补方法

针对五轴联动数控系统在加工微小程序段时频繁启动/停止导致机床产生剧烈振动的问题,提出一种五坐标微小程序段插补方法.该方法能够对多个微小程序段进行统一加减速处理,在保证加工精度的同时,实现对微小程序段的连续加工.五轴联动数控系统上的仿真实验结果表明该方法减少了加工微小程序段时的加减速频率,提高了加工速度.     

高性能开放式数控系统框架设计

描述一个高性能开放式数控系统结构框架.该框架采用基于功能组件的厂商无关结构,通过绑定表(binding table)方式,支持组件功能的软硬件协同实现.本框架引入实时交互网络中(RTN)中的异步通讯机制(ACM)为整个系统提供统一的通讯模型,并设计相应的功能组件.在统一通讯模型支持下,该框架支持数控系统采用一个或者多个处理器或控制器的分布式结构,满足日益增长的数控系统高性能要求.本文基于该框架实现了原型系统.