电火花线切割机床四轴联动单位弧长增量插补法

提出了一种单位弧长增量插补法,其主要思路为:每个插补周期沿曲线增加一个单位弧长增量,累计各轴所对应的增量,每溢出一次,该进给轴输出一个单位脉冲增量。通过定义广义弧长参数,将上下异形面中较短的曲线进行重新参数化,以曲线坐标值增量表达式的泰勒展开式为依据,实现了对上下异形面的四轴联动一步式直接插补。仿真实验结果表明:该方法还具有误差更小、存储空间需求更小的优点。     

用于六轴联动数控电火花加工的广义单位弧长增量插补法

针对复杂形状型腔零件的电火花成形加工中以参数曲线形式所描述的运动轨迹,在单位弧长增量法的基础上,研究了由参数曲线表达式直接生成各轴进给脉冲的多轴联动轨迹精插补方法——广义单位弧长增量法。该方法以脉冲当量作为各轴统一单位,将直线轴运动视为一个合成运动、每个旋转轴运动视为一个独立运动,各运动之间通过弧长比例决定插补进度,并将最长运动的每步弧长增量取定为一个脉冲当量,使每个插补周期内每个轴的运动量不大于一个脉冲当量,可将插补误差控制在与机床分辨率所决定的最小单位长度相近的范围内。仿真实验结果表明:该算法与传统的数据采样法相比,能以较小的存储空间消耗量达到较高的插补精度。最后,通过闭式整体叶盘的成形加工实验验证了该算法的稳定性和可靠性。     

基于弧长的椭圆插补新算法

根据不同变量对所用近似公式精度的影响,将曲线划分为不同区域.先在各区域内使用不同变量表示高斯公式来近似弧长,再利用分段三次多项式插值拟合建立弧长与坐标的函数关系,最后求出各个插补点坐标和各步的进给增量,完成插补过程.     

等弧长椭圆时间分割插补算法

提出了一种椭圆时间分割插补新算法，其原理是每一插补段的椭圆弧长相等。采用该方法求出了一个插补周期内两坐标各自的进给增量，其计算结果精确，而且进给速度波动不大。     

空间曲线插补算法的研究

空间三维曲线有两种数学表达形式:隐式方程曲线及参数方程曲线.本文提出这两种方程的高效准确的插补算法,实现了数控机床的空间三维曲线轨迹插补.其中隐式方程曲面交线采用的是建立在进给选择基础上的插补算法,而且保证了该算法的位置误差不超过一个进给单位;参数方程曲线采用小直线段逼近的插补算法,这种线性化方法对插补参数曲线而言具有高效的优点.     

六轴联动电火花加工数控系统及机床

针对闭式整体涡轮叶盘的特殊加工要求,充分利用六轴联动所能提供的空间可达性．提出并实现了一些专门用于加工闭式涡轮叶盘的特殊功能,旨在大幅提高系统的加工效率与精度。降低加工成本。基于开源操作系统与可编程运动控制器,开发了六轴联动电火花加工数控系统．用于控制3个移动轴和3个回转轴的同时插补。该系统包括连续平滑的空间曲线路径及电极空间姿态角的六轴联动单位弧长增量法直接插补技术、曲线路径的六轴联动伺服进给与回退技术、曲线路径的六轴联动抬刀技术等。六轴联动极大地提高了加工柔性与自由度。使该系统可用于更多类型、更复杂曲面的加工。     

PLC直线插补方法的研究

利用推导出的插补公式,开发了两种具有加减速功能的直线插补方法,分析了两种方法的插补误差.其中频率分解法是直接将合成频率分解为两轴的频率,利用梯形脉冲指令以该频率同时输出,计算量少;时间分割法是每个插补周期都进行插补参数运算,进给步长小,插补精度高.     

基于速度前瞻控制的五轴NURBS曲线插补方法

在分析了最大加速度、进给速度约束以及曲线曲率变化等因素对数控加工过程影响的基础上,提出了一种基于速度前瞻控制的五轴NURBS曲线插补方法.该方法将五轴NURBS曲线插补划分为预处理和实时插补两个阶段,预处理阶段用于样条曲线表达式的计算、刀心点样条曲线按曲率变化的分段以及分割点处期望速度的计算,以减少实时插补阶段的计算量,使其能够满足数控系统对实时性的要求;实时插补阶段利用预处理阶段所得到的信息进行进给速度实时规划,以确保到达曲率较大或曲率突变点之前提前减速.最后对所设计的插补方法进行了仿真验证,验证结果表明本文所提出的方法可在保证加速度不超出限制的条件下保证加工的精度.     

参数曲线直接数控插补通用算法研究

目前商用的CAD/CAM软件对样条曲线的数控编程都采用直线或圆弧逼近的方法.因为目前的绝大多数数控系统还没有象加工直线和圆弧一样的样条曲线插补指令.这将导致复杂曲面精密加工时数控程序特别长,在程序调试、修改、传输、存储等方面带来一系列问题.本文在数控直接插补复杂参数曲线方面做了一些探讨,提出了一个通用的参数曲线直接数控插补的算法,以二次Bezier为例详细介绍了该算法的实施过程,最后利用任意二次Bezier参数曲线进行了验证,结果完全正确,且插补误差小于一个脉冲当量.     

基于差分插补原理的多维线性空间插补与仿真

为了实现采用差分插补原理的数控系统能够进行多维线性空间插补,以平面直线插补为基础,对差分插补原理进行了再研究。从差分插补原理的基准轴与非基准轴进给判定中,找到了实现基于差分插补原理的多维线性空间插补的关键点。通过对多维线性插补的分析,给出了多维线性插补的具体流程及其差分代码的初始化,实现了基于差分插补原理的多维线性空间插补。该插补方法简单可行,易于实现多轴控制。通过空间直线插补实例分析以及刀具路径的插补仿真,进一步说明了基于差分插补原理的多维线性空间插补方法能够满足空间多维数控加工的要求。     

时间分割圆弧插补新算法

圆弧插补是现代数控系统最重要最基本的插补方法，而现有文献时间分割圆弧插补算法存在的缺点有两个方面，一是进给速度计算是近似的，从而造成了速度之波动；二是计算进给坐标增量要进行反复迭代．浪费了机时。文章提出了一个计算简单的递推公式，由此可方便地从当前插补点出发算出下一插补点的坐标，从而求出两个坐标方向的进给增量。此方法加快了计算速度，也保证了插补精度。     

梯形速度控制变插补周期的实时插补算法研究

提出了基于梯形速度控制的变插补周期实时插补算法.在固定插补步长条件下,依据直线加减速算法,确定出加速段、恒速段和减速段的插补次数,进而生成变化的进给速度和相应的插补周期;同时,形成各坐标轴的运动增量.仿真实例结果表明,该算法可有效地控制加工精度,充分发挥联动各轴的加速能力,有效缩短加减速过程时间,且易于在CNC系统中实现.     

时间分割渐开线插补新算法

渐开线是机器零件中重要轮廓曲线之一。普通数控系统没有渐开线插补功能，故无法加工。时间分割是典型的数据采样插补算法，它较之脉冲增量插补法有一系列优点。渐开线要实现时间分割插补算法，其关键是要在很短的插补周期内，计算出各坐标轴的进给增量，因此要找到既简单而又精确的插补计算公式，特别是要避免复杂的、耗时的三角函数运算。文章提出了一个基于圆弧插补的渐开线时间分割插补的新算法。而所用的圆弧插补也有别于现有文献记载的方法：因此这个方法计算简单，结果精确．可以用于数控加工。     

基于NURBS曲面的五轴联动插补算法

文章提出了一种基于NURBS曲面的五轴联动插补算法。对于NURBS曲面,确定一个参数方向的一系列参数值,就可确定一系列的另一个参数方向的NURBS曲线。沿这些曲线逐条进行插补,就可实现对整个曲面的插补。在每个插补点,求出两个参数方向的切矢,确定出该点的曲面法矢,在假设刀控方向垂直于插补曲面的情况下求出两个旋转轴的运动,实现五轴联动插补。同时,利用NURBS曲线的局部性质来保证插补的实时性。     

线切割上下异形锥度加工的双插补控制算法的实现

上下异形零件的加工是线切割加工中的一个难点问题。通过对线切割上下异形锥度加工的分析,提出一种上下异形线切割加工的双插补通用算法,可以有效地应用于线切割上下异形零件的加工控制。     

空间曲面与平面交线的一种插补算法

针对曲面与平面交线的插补算法进行了研究。直接插补空间曲线是比较复杂的，文章提出一种新方法：首先将原坐标系下的空间平面通过坐标系旋转的方法变换成新坐标系下的等高平面，然后利用等高平面的交线推导插补算法。该算法避免了直接插补空间曲线，降低了计算的复杂度，并且保证了位置误差不超过一步。     

基于轴加速度限制的NURBS曲线实时自适应插补算法

现有的NURBS曲线插补算法大多只关注合成加速度的平稳过渡,却忽略了各轴加速度是否超出电机的加减速能力.为了把弓高误差、各轴的速度及加速度同时限制在允许范围内,对现有限制合成加速度的自适应插补算法提出改进.算法主要包括两部分:预处理和实时插补.预处理首先对NRUBS曲线进行分段;接着在实时插补中设计了一个前瞻模块,对各分段曲线进行速度规划,使进给速度同时满足弓高误差和各轴加速度限制,并确定减速点.采用高性能处理器,使前瞻处理和插补计算同时进行,实现实时插补.最后通过MATLAB实例仿真,验证了算法的正确性和可行性.     

基于Bresenham算法的快速直线脉冲增量插补算法

通过对Bresenham直线生成算法进行改进,提出一种适用于电脑绣花机的快速平面直线脉冲增量插补算法。阐述Bresenham算法的基本原理,以及基本原理在插补中的应用,通过提出两个结论并加以证明对算法进行了改进。新算法在插补应用过程中只进行整数运算,每次插补可以得到多个进给步的两坐标轴进给脉冲增量。通过编写代码对新算法进行实现,并通过试验对比,展现新算法在直线生成中的运算效率明显高于传统插补算法。     

神经网络在自由曲线插补中的应用研究

针对NURBS曲线插补中求导误差大、计算复杂等问题,提出了采用RBF神经网络对自由曲线进行插补的方法;并以弓高误差为约束条件,建立一个进给步长可变的神经网络数控插补模型。另外根据曲线曲率的变化规律找出插补过程中的速度敏感点,在到达该速度敏感点之前将速度降低到指定值,从而进行有效的速度规划。最后在MATLAB平台上进行仿真实验,结果表明,该模型结构简单、计算量小、插补精度高,能够在保证加工效率和加工质量的同时降低柔性冲击。     

Bézier曲线在五轴直线插补刀路优化中的应用

为了解决五轴机床直线插补过程中,机床抖动及进给轴速度与加速度不连续等实际问题,对五轴直线插补刀路转接光顺进行了研究。基于刀轴的球面坐标系与平面坐标系存在的数学关系,通过2个欧拉角表示刀轴矢量,将其转换为平面问题。针对刀位点与刀轴矢量,利用Bézier曲线对其同时进行转接光顺,提出了一种新的插补光顺思路。经过Bézier曲线转接光顺后的五轴直线插补路径,保证了直线轴和旋转轴速度与加速度没有突变。在模拟过程中共生成839个插补点,每个插补点所消耗的直接计算时间为0.186ms,能够满足实时性要求。在五轴龙门式雕铣机上进行验证,光顺后的速度和加速度没有超过最大约束值,验证了插补光顺思路的可行性。