高速高精度数控加工中轨迹误差的抑制方法及其应用

高速高精度是数控加工的发展趋势,但一般而言速度和精度又是一对矛盾.现代数控系统提供了丰富的、以高速高精度为目标的特殊功能.文章从轨迹误差入手,分析了高速高精度数控加工中伺服及加减速延迟对轨迹误差的影响,研究了基于FANUC伺服系统前馈及精细加减速控制技术的轨迹误差抑制功能,在对轨迹误差抑制效果进行验证和分析的基础上,针对不同加工条件和系统设置提出了具体的轨迹误差抑制方法,实现了高速高精度数控加工.     

一种新型的Jerk连续加减速控制方法研究

传统数控加工中加减速控制采用直线加减速方法和指数加减速方法但加速度都存在突变,使机床产生柔性冲击,现国内外一些先进的CNC系统采用S形曲线加减速方法,但S曲线实际上可看作是分段的多项式形式,其加加速度是分段恒定的,存在的不连续点使加加速度在某时刻突变,仍会导致机床整个运动中存在冲击和振动.为此提出一种基于加加速度控制的加减速控制方法,采用限制加加速值,并利用滤波器对加速度进行光滑处理来减少加工中由于加加速突变而产生的机床振动,进而实现高表面质量加工,同时又能达到机床良好的加减速性能.     

基于NURBS曲线插补的五段S曲线加减速控制方法研究

为满足非均匀有理B样条曲线高速高精度插补加工的需要,针对目前参数曲线插补加减速控制方法的不足,常规直线加减速方法存在冲击,七段S曲线加减速方法算法复杂等问题,提出了基于NURBS曲线插补的五段S曲线加减速控制方法.该方法将高速加工中容易超限的弓高误差和机床所能承受的法向加速度等参数均考虑在内,而且合理地解决了插补前加减速控制中的减速点预测困难的问题.仿真结果表明,该方法能够保证加速度的连续,速度的平滑过渡,有效提高了系统的柔性,简化了算法.     

数控机床的柔性加减速控制

针对数控加工向高速发展的需求,提出一种新的柔性加减速控制方法,该方法可按用户给定的任意加减速曲线或系统动态生成的加减速曲线对机床的运动进行自动加减速控制,为获得最佳的机床动态特性提供一条新的途径。     

数控系统加减速控制与程序段终点速度规划

加减速控制是CNC系统的关键技术之一。以前的加减速控制技术通常或单独采用前加减速控制，或单独采用后加减速控制。本文提出一种采用前加减速控制，同时结合运用后加减速控制算法原理的策略并且在加工前选择速度曲线模型，以提高数控系统的加工精度、实时性和通用性。同时本文进一步分析了在数控系统加工过程中，在程序段终点处存在速度无规则突跳的现象，讨论了该现象所带来的问题并提出了解决这些问题的办法。     

基于EMC2的S形加减速控制算法

为实现CNC系统运行过程中优良的升降速控制,需将EMC2系统自带的T形加减速控制算法改造成S形加减速控制算法.在分析了开源数控软件EMC2的软件构架、轨迹规划原理和源码程序之后,针对传统的S形加减速控制算法存在条件判断与计算复杂,加速度曲线不够平滑和加加速度存在突变的缺点,文中提出了一种新的S形加减速控制算法并应用到EMC2中.经过试验平台的实际测试,证明改造后的算法能够使机床具有满足高速加工要求的柔性加减速特性.     

多项式加减速的NURBS插补控制方法

针对S曲线加减速方法中的加加速度(Jerk)阶跃变化,导致机床系统在运动过程中冲击和振动等问题,提出了多项式5段加减速的NURBS插补控制方法。该方法采用辛普森自适应积分方法计算曲线长度,并以最大向心加速度、最大弓高误差作为约束条件,将曲线自适应分段。计算出分段曲线各项参数值,对应于多项式加减速规划中的加减速类型和确定加减速时间。在相同插补周期下,与S曲线5段加减速控制方法进行仿真实验对比,结果表明所提方法满足了最大弓高误差、加加速度等限制条件,且规划后的加速度和加加速度曲线连续有规则变化,速度和加速度曲线表现更柔和,使得机床系统有良好的加减速柔性。     

直线电机高速进给系统性能优化研究

高速切削技术越来越引起人们的关注。实现高速切削的关键技术之一,是开发具有高速能力的高性能数控机床。机床主轴的转速近年来有很大的提高,而机床进给系统大我仍采用滚珠丝杆传动的方式,使机床的最大进给速度受到限制,阻碍了机床高速性能的进一步发挥。本文介绍了一种采用直线电机直接驱动的机床高速进给系统。采用非线性系统稳定性分析的方法确定系统的参数,并对伺服系统性能进行实验研究。实验证明,用这种方法优化该类系统     

伺服压力机加工运动的控制

分析了S曲线加减速的动力学特性并提出其快速计算方法。根据电动伺服压力机的加工运动特点,控制系统应用S曲线加减速;提出了运动段速度的前向和后向的提前预分析处理方法和一种离散化速度衔接方法。这些方法使加工运动能满足系统的加速和减速的要求,实现段间高速的速度过渡。这些算法简单、有效,已在最新开发的伺服压力机上得到应用。在高速加工时机床运行平稳、噪声低。     

数控加工小线段高速平滑衔接插补算法

文章导出了连续小线段高速平滑衔接的拐点速度及加速度约束条件,建立了S型曲线加减速算法模型。根据小线段的轨迹特征,对小线段速度进行插补预处理,获得加工过程中的最优进给速度。仿真验证,该算法可以满足CNC加工中连续小线段高速衔接的平滑过渡,提高了加工效率和精度。     

基于差分插补原理的数控系统加减速规划

为了实现基于差分插补原理的数控系统加减速控制,以直线与圆锥曲线为研究对象,对差分插补运动进行研究。通过分析差分插补中基准轴与非基准轴的运动特点,制定详细的加减速控制策略。对圆锥曲线进行分区处理后,实现了差分插补加减速控制策略的统一。通过译码获得的速度参数能够应用到多种加减速模型中,实现准确地起停电机,保证插补加工位置的准确性。加工实验结果表明:差分插补加减速控制策略实现了数控系统的加减速功能,为保证数控系统的加工效率与质量、适应现代化生产加工要求奠定了基础。     

数控冲床x轴高速伺服运动加减速控制算法研究

研究数控冲床x轴在高速运动中的运动情况,建立x轴运动系统动力学模型,并针对数控冲床在高速运转过程中出现的问题,提出满足数控冲床性能要求的加减速运动控制算法.     

一种具有前瞻功能的速度平滑算法

加减速控制是数控系统开发的关键技术之一,而速度平滑是数控加工理论的重要组成部分,文章采用直线加减速方式及算法,配以具有"前瞻"功能的平滑控制,对段间以及段内速度进行控制,从而使得在整个加工过程中速度变化平缓,连续,有效地减少了对机床的冲击,提高了加工速度和精度,提高了零件的加工质量.该算法使步进电机实现了宽广范围内的速度平滑控制,在实际应用中效果良好,将其应用于数控雕刻机中,刀具对机床的冲击明显地得到了降低.     

一种加加速度连续平滑的新型柔性加减速控制算法

针对数控机床加工微小线段时因加加速度突变而导致精度和效率下降等问题,提出一种新型柔性加减速控制算法。该算法基于正弦函数构建了加加速度连续平滑的运动控制曲线,并通过分析数控机床加工线段的长度和初末速度,实现新型柔性加减速算法的速度规划。仿真与实验测试结果表明：与传统S形算法相比,该算法能有效地降低因加加速度突变引起的振动,提高数控加工过程中的平稳性与效率。     

基于四次位移曲线加减速方法的CNC系统的设计

介绍基于四次位移曲线加减速方法的CNC系统的硬件结构和软件结构,并进行了实验验证,结果表明该系统在加减速控制等方面都取得良好的效果。与传统的数控系统相比,性能得到很大的改善。     

S曲线加减速控制新方法的研究

直线加减速方法由于加速度不连续易造成冲击,传统的S曲线加减速实现方法可克服这一不足,但分段较多,程序实现较复杂。针对上述问题,提出了S曲线加减速控制的新方法,将加减速过程划分为五个阶段,并给出其加加速度、加速度、速度、位移的计算表达式,根据路径段长度进一步建立了S曲线加减速控制算法。仿真结果表明,该方法能保证速度、加速度的连续,有效提高了系统的柔性,同时简化了算法的实现。     

NC指令解释数控仿真系统的研究

以移动平均加减速控制算法为基础,开发了基于NC指令解释的数控仿真系统.该仿真系统不仅可以用于仿真NC程序文件的执行过程,而且实现了以控制周期为单位,对速度、加速度曲线以及加工时间、加工距离的仿真.同时由于该仿真系统考虑了进给速度的加减速控制,因而此仿真时间与实际加工时间相符.     

指数加减速的改进算法

针对数控系统中复杂曲线加工时加减速频繁的问题,对普通指数加减速算法进行了改进,通过对当前插补段以后的剩余路径长度进行预读,判断是否进入减速区,避免加工过程中频繁的加减速,使加工过程更为高速、平稳。通过计算机仿真表明,改进的算法可以较好地解决速度变化频繁的问题,并提高了加工效率。     

基于多轴运动控制方法的高速切削复合轨迹研究

为了解决复杂曲面数控加工中的高速数控加工问题,从过程集成控制的角度构建了多轴平滑运动模型、插补控制、位置跟踪等。速度优化模型采用数学方法,构造了加、减速控制。速度预处理中通过简化优化模型,提出了柔性加减速控制算法,并对其进行了优化设计。为了克服高速进给系统的非线性影响,通过引入新的加速度和速度的前馈控制,提出了高速位置跟踪算法;实现了基于双核处理器的嵌入式数控系统,且该结构能保证六轴插补周期的要求。现场数据显示该系统在高速运动平稳性好,能满足叶轮复杂轨迹控制要求等。     

一种基于函数逼近的柔性加减速算法研究

嵌入式数控系统优点诸多,但系统资源、处理能力有限。三角函数加减速算法拥有柔性冲击小、精度高的优点,但其计算复杂,当运用在嵌入式数控系统时,难以满足系统的高实时性要求。针对这个问题,提出一种加减速算法,基于最佳平方逼近方法,利用多项式函数逼近三角函数,进而推理、构建出完整的加减速方程,随后分析算法在不同情况下的速度规划。最终对该算法进行了仿真分析并在以MCU为控制器的数控平台进行了实验,结果表明：算法在保留三角函数曲线柔性的同时降低了计算复杂度,提高了加工效率。