復(fù)雜曲線曲面位模式插補算法研究.pdf

1、先進制造技術(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)雜曲線曲面插補功能的中高檔數(shù)控系統(tǒng)目前還主要依賴進口,而且這些進口的技術(shù)設(shè)備多被進行了“技術(shù)封閉”,用戶只有使用權(quán)限,而對于其中的關(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)項目(BK2003005)的資助下,對位模式插補的算法原理及算法實現(xiàn)進行了深入細致的研究,并以位模式插補技術(shù)為核心進行擴展,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。
　　 對位模式插補算法原理進行了研究并且給出了利用控制器中斷功能實現(xiàn)位模式插補的方法,包括位模式插補脈沖周期的設(shè)定以及

3、插補脈沖的發(fā)送。在位模式插補原理的基礎(chǔ)上提出了位模式插補速度控制方法并分別采用梯形加減速法和S型加減速法對位模式插補數(shù)據(jù)進行了速度規(guī)劃。
　　 根據(jù)位模式插補算法原理,提出了一種誤差可控復(fù)雜曲線位模式插補的插補數(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)曲線進行擬合,重建刀位點軌跡線；然后,在最大誤差的控制之下對刀位軌跡進行了離散；最后,用直線段插補數(shù)據(jù)進行位數(shù)據(jù)

4、生成。
　　 針對筆式加工這一目前曲面加工技術(shù)中的前沿問題進行了討論,指出了筆式加工技術(shù)目前存在的若干問題。針對這些問題,將位模式插補技術(shù)引進到筆式加工技術(shù)中,建立起一套以筆式加工和位模式插補為核心技術(shù)的復(fù)雜曲面上自由曲線三坐標插補模塊。針對復(fù)雜曲面筆式加工中參數(shù)曲面之間求交運算困難的問題,將筆式加工分為小局部區(qū)域和局部區(qū)域兩種情況進行討論。對于小局部區(qū)域,是將目的導(dǎo)引線的起始點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、的位插補數(shù)據(jù),以該點為起始點進行插補運算；對于一般的局部區(qū)域,首先對目的導(dǎo)引線進行數(shù)據(jù)離散化,在允許誤差的約束下生成數(shù)據(jù)離散點,然后求出這些離散點在加工曲面上的映射點,最后針對這些映射點的連線進行位數(shù)據(jù)生成進而實現(xiàn)曲面加工。接著,將位模式插補的應(yīng)用擴展到整體曲面加工之中。利用等參數(shù)法對曲面進行軌跡規(guī)劃,然后依次對等參數(shù)線進行位模式數(shù)據(jù)生成,實現(xiàn)對整體曲面的加工。通過上述研究,建立起一套復(fù)雜曲線曲面三坐標位模式插補加工方法。
　　

6、 針對五坐標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,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,將位模式插補算法引入到五坐標筆式加工中,對三坐標位數(shù)據(jù)生成算法進行擴展,提出了一種五坐標位數(shù)據(jù)生成算法。通過上述研究,建立起一套復(fù)雜曲線曲面五坐標位模式插補加工方法。
　　 針對五坐標位模式插補中的非線性誤差控制