數(shù)控系統(tǒng)納米插補(bǔ)及控制研究.pdf

1、為適應(yīng)數(shù)控機(jī)床加工精度不斷提高的發(fā)展趨勢(shì),基于FANUC系統(tǒng)納米插補(bǔ)控制的內(nèi)涵,對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的納米插補(bǔ)控制進(jìn)行了一系列研究,提出了簡(jiǎn)單實(shí)用的、實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床納米插補(bǔ)控制功能的完整方法,并將這一概念和方法引入自主開(kāi)發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)當(dāng)中。
　　 首先針對(duì)納米輪廓和納米高精度插補(bǔ)控制功能,對(duì)連續(xù)小線段加工程序的納米插補(bǔ)進(jìn)行了研究。以離散的方法建立了一種全新的插補(bǔ)算法,該算法以級(jí)數(shù)求和推導(dǎo)了S型加減速控制模型,并以小線段夾角為參變量控制拐點(diǎn)通過(guò)

2、速度建立了小線段速度銜接模型,在此基礎(chǔ)上,算法將插補(bǔ)過(guò)程分解為插補(bǔ)預(yù)處理及插補(bǔ)點(diǎn)計(jì)算兩個(gè)步驟,預(yù)處理中對(duì)小線段進(jìn)行速度規(guī)劃并設(shè)計(jì)了線段間速度的遞推處理方法,插補(bǔ)點(diǎn)僅需根據(jù)當(dāng)前速度及線段方向向量即可求出;在連續(xù)小線段高速插補(bǔ)中,由于插補(bǔ)離散特征造成線段終點(diǎn)與最后插補(bǔ)點(diǎn)不能自然重合,對(duì)此現(xiàn)象所帶來(lái)的問(wèn)題進(jìn)行了討論,提出了一種新的處理方法,在確保沒(méi)有速度沖擊的前提下,允許插補(bǔ)點(diǎn)不通過(guò)線段的終點(diǎn),從而簡(jiǎn)化了算法;提出一種插補(bǔ)算法模型,將加工軌跡

3、抽象為運(yùn)動(dòng)距離和運(yùn)動(dòng)特征,在此基礎(chǔ)上形成了一種具有跨段處理能力的插補(bǔ)算法,并以此解決了具有納米逼近精度的連續(xù)小線段加工程序的高速插補(bǔ)問(wèn)題。
　　 從NURBS曲線實(shí)時(shí)插補(bǔ)的概念入手,采用對(duì)節(jié)點(diǎn)矢量分割的曲線段、插補(bǔ)點(diǎn)與曲線段終點(diǎn)間曲線以及插補(bǔ)點(diǎn)間曲線進(jìn)行圓弧近似的方法,結(jié)合前面得出的離散條件下S型加減速模型,實(shí)現(xiàn)了NURBS曲線納米插補(bǔ)的S型加減速控制;對(duì)于納米平滑功能,在連續(xù)小線段的反推算法中,令權(quán)重均為1,使得到的NURBS

4、曲線退化為為非均勻B樣條,從而簡(jiǎn)化了算法;提出一種NURBS曲線的納米離散插補(bǔ)算法,僅根據(jù)弦高誤差將NURBS曲線離散為具有納米逼近精度的連續(xù)小線段,同時(shí),調(diào)用前述跨段插補(bǔ)算法完成插補(bǔ),使得NURBS曲線直接插補(bǔ)的速度控制得到簡(jiǎn)化。
　　 基于A、C軸雙轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的五軸機(jī)床,采用歐拉角的方法,推導(dǎo)了通用的坐標(biāo)變換算法;采用在工件坐標(biāo)系下進(jìn)行插補(bǔ),再對(duì)插補(bǔ)點(diǎn)逐點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)變換的方法,實(shí)現(xiàn)了五軸聯(lián)動(dòng)的RTCP(Rotate Tool C

5、enter Point)控制功能,并對(duì)五軸加工中直線軸進(jìn)給速度與旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)給速度之間的相互影響進(jìn)行了分析,提出了進(jìn)給速度限制的相關(guān)算法。
　　 最后,開(kāi)發(fā)了基于嵌入式工業(yè)PC+運(yùn)動(dòng)控制卡結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)平臺(tái),并在自主研發(fā)的運(yùn)動(dòng)控制卡中采用了模糊自整定的前饋控制算法,提高了系統(tǒng)的控制精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力;通過(guò)PC編程實(shí)現(xiàn)了上述各種算法,通過(guò)對(duì)加工程序數(shù)據(jù)點(diǎn)情況、插補(bǔ)數(shù)據(jù)點(diǎn)位置、速度、加速度等特征的分析,以及在數(shù)控系統(tǒng)平臺(tái)上的運(yùn)行實(shí)