復(fù)雜曲線曲面位模式插補(bǔ)算法研究.pdf

1、先進(jìn)制造技術(shù)代表著制造業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展方向,數(shù)控技術(shù)則是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備中最核心的技術(shù)之一,世界上各發(fā)達(dá)國家都將數(shù)控技術(shù)以及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資。復(fù)雜曲線曲面插補(bǔ)技術(shù)是數(shù)控技術(shù)研究中的關(guān)鍵,這些技術(shù)目前只被少數(shù)國際大公司,如FANUC、Siemens等所掌握。我國國內(nèi)具備復(fù)雜曲線曲面插補(bǔ)功能的中高檔數(shù)控系統(tǒng)目前還主要依賴進(jìn)口,而且這些進(jìn)口的技術(shù)設(shè)備多被進(jìn)行了“技術(shù)封閉”,用戶只有使用權(quán)限,而對(duì)于其中的關(guān)鍵算法、代碼都無法掌握。本

2、論文在江蘇省自然科學(xué)基金(招標(biāo))項(xiàng)目(BK2003005)的資助下,對(duì)位模式插補(bǔ)的算法原理及算法實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了深入細(xì)致的研究,并以位模式插補(bǔ)技術(shù)為核心進(jìn)行擴(kuò)展,研究了復(fù)雜曲線曲面加工中若干關(guān)鍵技術(shù)問題,提出了一種復(fù)雜曲線曲面位模式插補(bǔ)算法,為提高具有我國自主產(chǎn)權(quán)的數(shù)控技術(shù)水平提供了新的嘗試。論文的主要研究內(nèi)容如下。
　　 對(duì)位模式插補(bǔ)算法原理進(jìn)行了研究并且給出了利用控制器中斷功能實(shí)現(xiàn)位模式插補(bǔ)的方法,包括位模式插補(bǔ)脈沖周期的設(shè)定以及

3、插補(bǔ)脈沖的發(fā)送。在位模式插補(bǔ)原理的基礎(chǔ)上提出了位模式插補(bǔ)速度控制方法并分別采用梯形加減速法和S型加減速法對(duì)位模式插補(bǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行了速度規(guī)劃。
　　 根據(jù)位模式插補(bǔ)算法原理,提出了一種誤差可控復(fù)雜曲線位模式插補(bǔ)的插補(bǔ)數(shù)據(jù)生成算法。在先給出了較為簡單的直線段位數(shù)據(jù)生成方法的基礎(chǔ)上,針對(duì)復(fù)雜列表曲線分別用三次B樣條曲線和三次參數(shù)曲線進(jìn)行擬合,重建刀位點(diǎn)軌跡線；然后,在最大誤差的控制之下對(duì)刀位軌跡進(jìn)行了離散；最后,用直線段插補(bǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行位數(shù)據(jù)

4、生成。
　　 針對(duì)筆式加工這一目前曲面加工技術(shù)中的前沿問題進(jìn)行了討論,指出了筆式加工技術(shù)目前存在的若干問題。針對(duì)這些問題,將位模式插補(bǔ)技術(shù)引進(jìn)到筆式加工技術(shù)中,建立起一套以筆式加工和位模式插補(bǔ)為核心技術(shù)的復(fù)雜曲面上自由曲線三坐標(biāo)插補(bǔ)模塊。針對(duì)復(fù)雜曲面筆式加工中參數(shù)曲面之間求交運(yùn)算困難的問題,將筆式加工分為小局部區(qū)域和局部區(qū)域兩種情況進(jìn)行討論。對(duì)于小局部區(qū)域,是將目的導(dǎo)引線的起始點(diǎn)映射到曲面的局部待加工區(qū)域之上,然后按照目的導(dǎo)引線

5、的位插補(bǔ)數(shù)據(jù),以該點(diǎn)為起始點(diǎn)進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算；對(duì)于一般的局部區(qū)域,首先對(duì)目的導(dǎo)引線進(jìn)行數(shù)據(jù)離散化,在允許誤差的約束下生成數(shù)據(jù)離散點(diǎn),然后求出這些離散點(diǎn)在加工曲面上的映射點(diǎn),最后針對(duì)這些映射點(diǎn)的連線進(jìn)行位數(shù)據(jù)生成進(jìn)而實(shí)現(xiàn)曲面加工。接著,將位模式插補(bǔ)的應(yīng)用擴(kuò)展到整體曲面加工之中。利用等參數(shù)法對(duì)曲面進(jìn)行軌跡規(guī)劃,然后依次對(duì)等參數(shù)線進(jìn)行位模式數(shù)據(jù)生成,實(shí)現(xiàn)對(duì)整體曲面的加工。通過上述研究,建立起一套復(fù)雜曲線曲面三坐標(biāo)位模式插補(bǔ)加工方法。
　　

6、 針對(duì)五坐標(biāo)筆式加工中刀軸定位問題展開研究。深入分析了筆式加工兩種加工情況的特點(diǎn),分別為這兩種情況選擇加工刀具,并制定了無干涉刀軸定位策略。提出了一種新的刀軸矢量函數(shù)的生成算法,可以保證全局刀軸矢量連續(xù)光順。在此基礎(chǔ)上,將位模式插補(bǔ)算法引入到五坐標(biāo)筆式加工中,對(duì)三坐標(biāo)位數(shù)據(jù)生成算法進(jìn)行擴(kuò)展,提出了一種五坐標(biāo)位數(shù)據(jù)生成算法。通過上述研究,建立起一套復(fù)雜曲線曲面五坐標(biāo)位模式插補(bǔ)加工方法。
　　 針對(duì)五坐標(biāo)位模式插補(bǔ)中的非線性誤差控制