數(shù)控系統(tǒng)納米插補及控制研究.pdf

1、為適應數(shù)控機床加工精度不斷提高的發(fā)展趨勢,基于FANUC系統(tǒng)納米插補控制的內(nèi)涵,對數(shù)控系統(tǒng)的納米插補控制進行了一系列研究,提出了簡單實用的、實現(xiàn)數(shù)控機床納米插補控制功能的完整方法,并將這一概念和方法引入自主開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)當中。
　　 首先針對納米輪廓和納米高精度插補控制功能,對連續(xù)小線段加工程序的納米插補進行了研究。以離散的方法建立了一種全新的插補算法,該算法以級數(shù)求和推導了S型加減速控制模型,并以小線段夾角為參變量控制拐點通過

2、速度建立了小線段速度銜接模型,在此基礎上,算法將插補過程分解為插補預處理及插補點計算兩個步驟,預處理中對小線段進行速度規(guī)劃并設計了線段間速度的遞推處理方法,插補點僅需根據(jù)當前速度及線段方向向量即可求出;在連續(xù)小線段高速插補中,由于插補離散特征造成線段終點與最后插補點不能自然重合,對此現(xiàn)象所帶來的問題進行了討論,提出了一種新的處理方法,在確保沒有速度沖擊的前提下,允許插補點不通過線段的終點,從而簡化了算法;提出一種插補算法模型,將加工軌跡

3、抽象為運動距離和運動特征,在此基礎上形成了一種具有跨段處理能力的插補算法,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問題。
　　 從NURBS曲線實時插補的概念入手,采用對節(jié)點矢量分割的曲線段、插補點與曲線段終點間曲線以及插補點間曲線進行圓弧近似的方法,結合前面得出的離散條件下S型加減速模型,實現(xiàn)了NURBS曲線納米插補的S型加減速控制;對于納米平滑功能,在連續(xù)小線段的反推算法中,令權重均為1,使得到的NURBS

4、曲線退化為為非均勻B樣條,從而簡化了算法;提出一種NURBS曲線的納米離散插補算法,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,調(diào)用前述跨段插補算法完成插補,使得NURBS曲線直接插補的速度控制得到簡化。
　　 基于A、C軸雙轉臺結構的五軸機床,采用歐拉角的方法,推導了通用的坐標變換算法;采用在工件坐標系下進行插補,再對插補點逐點進行坐標變換的方法,實現(xiàn)了五軸聯(lián)動的RTCP(Rotate Tool C

5、enter Point)控制功能,并對五軸加工中直線軸進給速度與旋轉軸進給速度之間的相互影響進行了分析,提出了進給速度限制的相關算法。
　　 最后,開發(fā)了基于嵌入式工業(yè)PC+運動控制卡結構的開放式數(shù)控系統(tǒng)平臺,并在自主研發(fā)的運動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)的控制精度和動態(tài)響應能力;通過PC編程實現(xiàn)了上述各種算法,通過對加工程序數(shù)據(jù)點情況、插補數(shù)據(jù)點位置、速度、加速度等特征的分析,以及在數(shù)控系統(tǒng)平臺上的運行實