基于STEP-NC的NURBS曲面刀具軌跡規(guī)劃.pdf

1、傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)是以G、M代碼為基礎(chǔ)，將曲線\曲面離散為小直線段\圓弧段，因?yàn)槠涑绦蚨螖?shù)多、程序長(zhǎng)、頻繁的加減速處理，引起機(jī)床震動(dòng)，導(dǎo)致加工效率低下、刀具以及機(jī)床壽命降低。采用這種傳統(tǒng)的加工方式已經(jīng)不能適應(yīng)高速高精度的要求，也不能滿足集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的需要。以STEP-NC為基礎(chǔ)的新一代數(shù)控系統(tǒng)被提出并成為必然。這種數(shù)控系統(tǒng)在理論上研究較多，離在實(shí)踐中真正的應(yīng)用尚有較長(zhǎng)的距離。具體表現(xiàn)在:標(biāo)準(zhǔn)的制訂仍不夠完善;不同應(yīng)用協(xié)議之間的

2、協(xié)調(diào);STEP-NC解釋器與控制器方面還有待進(jìn)一步研發(fā);基于STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化以及智能化加工。
　　 為此，本文針對(duì)基于STEP-NC的新一代數(shù)控智能化加工及其最優(yōu)軌跡規(guī)劃這一難題展開(kāi)研究。首先對(duì)STEP-NC的數(shù)據(jù)模型及全球三大開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了了解分析比較，繪出了STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)的總體功能需求圖，確定了為實(shí)現(xiàn)“智能數(shù)控加工”必須解決的關(guān)鍵難題以及系統(tǒng)應(yīng)具備的各個(gè)功能模塊。本文重點(diǎn)針對(duì)其中的兩大關(guān)

3、鍵技術(shù)進(jìn)行了研究并實(shí)現(xiàn)。
　　 第一、設(shè)計(jì)基于STEP-NC文件信息提取和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型。這是STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，是數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行智能加工的基礎(chǔ)與前提。本文根據(jù)NURBS曲線曲面在STEP-NC標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)據(jù)模型，通過(guò)KMP匹配算法將曲面的幾何與拓?fù)湫畔⑦M(jìn)行提取，并建立統(tǒng)一的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)信息進(jìn)行存儲(chǔ)。并利用OPENGL技術(shù)對(duì)所提取的信息進(jìn)行重現(xiàn)，驗(yàn)證所提取信息的正確性。
　　 第二、設(shè)計(jì)了智能化加工軌

4、跡的算法。最優(yōu)刀具軌跡規(guī)劃一直都是數(shù)控系統(tǒng)加工的永恒話題，軌跡生成的合理與否關(guān)系到加工的質(zhì)量與效率。利用前面提取的曲面信息通過(guò)等參數(shù)線法確定合理的加工行距對(duì)曲面進(jìn)行刀具軌跡生成并優(yōu)化。
　　 本文通過(guò)對(duì)STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)的兩大關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，在基于VC++6.0平臺(tái)上開(kāi)發(fā)了三大模塊:NURBS曲面信息提取模塊、曲面重現(xiàn)模塊以及刀具軌跡生成模塊。所開(kāi)發(fā)的模塊經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，所提取的信息、走刀軌跡的正確性。通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證，本文所設(shè)