基于极坐标的计算插补步长的程序开发

数控机床具有能实现两轴或者多轴联动、极大地减少工装夹具运用并提高生产效率与加工精度的特点,但在正常情况下,用数控机床加工除圆弧以外的轮廓线,如圆锥曲线、三角函数曲线等复杂轮廓线,手工编程得到的曲线的拟合精度不满足加工要求。针对非圆曲线加工的精度问题,首先对数据进行了基于极坐标系的数据插补,并在此基础上,增加了极坐标和笛卡尔坐标之间的变换功能,并基于VC＋＋6．0平台,通过调用文件对话框、组框、编辑框等人机交互资源,开发出了专门计算等误差进刀的加工步长的程序。     

加工余弦曲线的数控程序编制

根据角度逼近法直线插补原理,解决了类似余弦曲线在加工中心上加工的程序轨迹设计,得到了简便的插补运算算法及灵活可调的宏程序,实现了在数控机床上加工周期性曲线的目的,并拓宽了CNC系统的功能。     

基于自适应变步长算法在大型非圆曲线零件数控加工中的应用

针对固定步长的圆弧插补算法在大型非圆曲线零件加工中的缺点，提出了自适应变步长算法，该方法按照曲线的曲率变化而采用相应的步长，算法简单，插补误差小，达到了快速、高效的加工效果，避免了以往过切或者加工精度不够的现象。能够提高数控机床的插补精度和加工效率。     

极坐标数控机床的设计

通过直线插补与阿基米德螺线插补对比分析，设计了一台机床主轴以极坐标轨迹运行的新型数控机床。介绍了这一数控机床的整体结构和工作原理，分析了U轴进给消隙齿轮的设计，以及电主轴供电系统和供水系统，并对电主轴位置反馈数据的传输进行了讨论。极坐标数控机床在加工复杂曲线时相比直角坐标数控机床，有更高的加工精度，同时可以提高加工效率。     

可配置型五坐标B样条插补控制器的研制

针对采用五轴联动数控机床的线性插补功能进行数控加工存在的不足,提出了一种B样条插补控制策略用于五轴联动数控机床以实现复杂曲面零部件的高速高精数控加工。参考开放式、模块化体系结构控制器(OMAC)标准,开发了具有B样条插补功能的五轴联动数控机床运动控制器。该控制器将控制任务按照实时性要求进行划分。人机交互、代码解析及参数映射关系构造等过程离线完成,插补运算、离散逻辑控制及逆运动学变换等过程由实时线程执行,保证了数控系统的硬实时性。为简化NC程序的编制过程,控制器设计为接收工件坐标系下的加工信息。通过开发适应各种形式数控机床的逆运动学变换模块,并将机床参数设计为可用户定制,使得控制器具有良好的通用性。在控制器内部建立NC程序文件中位置曲线和方位曲线间的参数映射关系,使得机床平动轴与转动轴间的运动规划符合实际加工要求,并可保证加工精度。实际加工实验中,在采用B样条插补算法的NC程序量降低为线性插补NC程序量15%倍时,其插补误差为线性插补误差的45%,控制器插补精度为0.68,表明该B样条插补控制器可以满足五坐标数控加工的要求。     

面向高速加工的样条曲线实时插补算法

数控加工追求更高的加工效率和光洁的加工表面,但大多数样条曲线插补算法是根据进给速度、最大合加/减速度和合加加速度来设计的,并没有考虑如何充分利用单轴的最大加减速能力。提出一种时间近似最优的样条曲线实时插补算法,它面向数控系统对高速加工的需求,在考虑机床动态性能的基础上,充分利用单轴的最大加减速能力,以达到理论上近似最优的加工效率。同时该算法通过预处理求速度限制曲线、速度曲线反向链接和平滑处理三个步骤求出满足加工精度以及机床单轴的最大加速度、加加速度等约束条件的加工速度曲线,能有效提高加工表面的粗糙度。仿真结果表明,该算法在有效提高加工效率的同时,能实现对减速点的精确定位,得到光滑的加工速度曲线。     

对数曲线的多轴联动奇偶步插补算法设计

针对对数曲线的多轴联动控制,设计了奇偶步插补算法.把插补循环分为奇数步和偶数步,奇、偶步算式递推结合,得出奇偶步插补算法公式.测试表明,奇数步插补简明快捷,偶数步插补精度提高,在嵌入式数控系统中能进行对数曲线的多轴联动插补控制,实现了锥度铣刀的精密磨削加工控制.     

NURBS插补算法在自由曲线插补中的研究与应用

针对数控机床加工中的高速、高精度、自动控制要求,在研究NURBS曲线特点的基础上,运用三阶NURBS曲线实现对自由曲线的插补运算,通过改进的四阶阿当姆斯微分方程预估插补中的曲线参数,实现数据点密化。插补中实时监控轮廓误差,调整加工步长,满足插补过程的精度要求。在Matlab下的仿真实验表明该算法运算量小,精度高,可以满足插补中实时性的要求。     

基于运动控制卡的三次参数样条插补算法

插补技术是数控技术中的核心技术,插补算法的选择直接影响到数控系统的加工精度和速度.充分运用GT400-SV运动控制卡开放式数控系统具有的双CPU的优点,综合考虑加工精度和加工速度的要求,采用累加弦长的三次B样条曲线插补算法,并利用VC 6.0编写插补程序,在固高二维运动平台上得到了实际验证.并对插补精度和效率进行优化.     

基于FIR滤波的NURBS插补算法研究

在考虑数控加工精度和加工效率的基础上,针对传统加减速控制中减速点预测不准的缺陷,提出了一种基于级联滤波器的NURBS插补算法。该插补算法根据速度敏感点将要加工的曲线进行分段处理,避免了插补过程中的爬行与过冲,提高了加工质量。基于弓高误差的速度自适应调整使得加工精度一直在允许的范围之内,基于滤波器的进给速度控制方案使速度过渡平稳,提高了插补的效率。最后对提出的NURBS插补算法进行了实验仿真,结果证明该算法的可行性。     

二次曲线的数控加工编程

常见数控系统具备直线、圆弧插补指令,但对于如椭圆、抛物线等二次曲线没有专用的插补指令。采用普通的手工编程方法编辑二次曲线的加工程序,需要计算很多点的坐标,计算量大,易出错,难以快速实现。运用宏程序来实现常见二次曲线的编程,不仅大大减少计算量,减少用户程序的长度,而且可以实现快速的编程和加工。     

基于环形补偿参数曲线插补算法

对于数控加工中参数曲线的加工,提出了一种新的插补算法,该算法利用泰勒展开对曲线方程进行重构,引入误差补偿思想,对插补过程中产生的误差反复补偿,从而满足目标要求,通过仿真和实际切削实验,表明该算法简单实用、通用性强、算法精度高,能够保证参数曲线的光滑性,有利于提高参数曲线加工质量和加工效率.     

曲线的三参数路径规划车削插补算法研究

为了保证数控加工中复杂曲线零件的车削加工精度,在普通二参数车削加工的基础上,提出了一种三参数路径规划车削插补算法。该算法将复杂曲面数控加工插补过程的路径规划分解为若干插补点之间的最优路径搜索和选取问题,根据不同加工要求设置决策变量,并进行取值判别,通过3个参数联动对曲线进行插补运算,优化加工过程中刀具的路径,并应用于相关的实例分析。研究结果表明,该优化算法能保证加工曲线的光滑性,有利于提高曲线的加工质量,并且该算法还具有计算规模小、求解迅速、数控加工插补误差小等优点。     

五轴微段平滑插补算法

在五轴加工编程中,计算机辅助制造系统对曲面加工通常采用以折代曲,采用大量的微小G01直线段来加工曲面,在曲率半径较大的工件表面会出现明显折痕,严重影响工件表面的加工质量。为提高五轴数控加工工件的表面质量,提出一种五轴微段平滑插补算法。该算法考虑五轴加工中刀位数据的量纲差异,根据相邻数据点间的线性轴长度、线性轴的夹角和旋转轴角度变化量识别五轴数控加工程序中非连续微段和连续微段加工区域。对非连续微段加工区域按照原始直线段和旋转轴直接插补,从而保证加工精度。对连续微段加工区域,先通过五维变量获取节点参数,采用最小二乘法对指令点在允许的精度范围内进行修正;对修正后的指令点采用4点构造法计算二阶切矢,根据连续微段的指令点修正值,节点参数值和对应的二阶切矢值获取二阶连续的三次样条曲线;在二阶连续平滑的曲线上进行实时插补计算,控制机床进行五轴加工。试验结果表明:通过提出的五轴微段平滑压缩算法拟合后的路径要更加接近原始的曲面模型,平滑处理过的实际工件加工表面也要优于未进行处理的工件加工表面,提高了五轴自由曲面的表面质量。     

基于MasterCAMX复合型零件数控仿真加工应用

采用MasterCAMX软件对复合型零件进行自动设计加工工艺路径并且经后置处理自动产生数控加工程序.MasterCAMX软件这项功能大大简化了手工编程计算带来的误差和缩短分析工艺流程设计时间,大大提高了加工工作效率和加工零件的精度,实现了数控加工自动化.     

利用宏程序提高椭圆曲面加工精度的研究

在现今的数控系统中,无论硬件数控系统,还是软件数控系统,插补的基本原理相同,只是实现插补运算的方法有所区别,常见直线插补和圆弧插补,没有椭圆插补,手工常规编程也无法编制出标准椭圆加工程序。文中结合“四心法”和“直线逼近法”两种椭圆曲面的加工,分析得出采用拟合计算,利用宏程序方式,即可手工编写简捷高效的标准椭圆程序,也可以通过改变自变量的增量来提高曲面的加工精度。     

数控系统的实时插补及加减速控制

为满足数控系统的高速度、高精度、高效率和高可靠性,本数控系统采用了快速插补运算技术,以提高直线、圆弧插补运算性能,实现复杂曲面零件微小区段的逼近,并在插补前采用加减速控制,使加工轮廓误差减至最小。     

A study on motion of machine tools’ hexapod table on freeform surfaces with circular interpolation

Accuracy is greatly affected by nonlinear motion of hexapods. This need is more obvious when these mechanisms are used in machining environments where precision and surface qualities are of critical importance. In this paper, comprehensive algorithm for hexapod tool path programming is developed. Using C#.Net, this algorithm is developed based on circular motion and rotation of the table which has the capability of checking nonlinear error and keeping it in a controlled limit as well. Improved Tustin algorithm is used for interpolating circular path. To evaluate the accuracy of the developed algorithm on a freeform surface, a turbine blade is scanned, and its CAD model is developed. Taking zigzag strategies, movement on turbine blade surface is approximated with smaller circles using the algorithm presented in this paper. The output accuracy resulted from interpolation algorithm for passing on turbine blade surface is studied in SimMechanics of MATLAB software. Using Total Station camera, motion path of two turbine blades with different radius curves on the hexapod table is experimentally obtained. Finally, it can be stated that the developed algorithm based on circular interpolation has the capabilities of motion on freeform curves.