超精密车床控制系统的研制

介绍了超精密车床控制系统硬件构成及软件功能,并给出了软件工作流程图,讨论了该数控系统所采用的直线插补算法和圆弧插补算法,给出了插补算法所产生的误差及降低此误差的方法,提出了激光闭控制测量误差及机械误差的补偿丝毫眼精密车床的要求。     

精密和超精密加工技术

1.精密和超精密加工的概念和形成 精密和超精密加工是在70年代提出的,在美国、日本和英国等国得到了重视和急速发展。精密和超精密加工从加工精度的角度反映了加工技术的发展,通常,将加工技术分为一般加工、精密加工和超精密加工三个阶段;有些国家的学者将它分为一般加工、高精度加工、精密加工和超精密加工四个阶段。对当前来说,精加工是指加工精度为1～0.1μm、表面粗糙度为R_a0.1～0.025μm的加工技术;超精密加工是指加工精度高于0.1μm、表面粗糙度小于R_a0.025μm的加工技术。这一定量数据是相对的,将随着加工技术的不断发展而改变,即过去的精密加工对今天来     

DSP在超精密CNC系统中的应用

超精密数控系统由于极高的精度指标和大量的插补运算,对伺服控制系统的运算能力提出了很高的要求。数字信号处理器(DSP)基于高效的运算能力、良好的开发环境支持,在超精密数控系统中获得了成功的应用。现对超精密数控系统中DSP的应用进行了分析研究。     

精密和超精密加工技术的发展现状与展望

简单介绍了国内外超精密加工技术的基本情况，并针对我国当前的实际情况，提出了我国应开展超精密加工技术的基础研究。     

加速发展我国的精密和超精密加工技术

精密和超精密加工技术是机械制造最主要的发展方向之一。本文介绍了精密和超精密加工技术的最新发展情况,如金刚石超精密切削、精密磨削和研磨、精密和超精密机床、精密加工中的检测和误差补偿、精加工的环境条件等。最后提出对我国发展精密和超精密加工技术的一些意见。     

精密超精密加工技术综述

根据未来工艺发展规划要求,积极探索国内外精密超精密加工技术,对该项技术的现状进行了分析,作出综述,并提出了实施该项技术的具体途径及所要考虑的问题.     

超精密加工技术的发展及对策

介绍超精密加工及其应用背景,发展动向,以及超精密加工关键技术的一些最新成果,从超精密加工技术推广应用的角度阐述其模块化,廉价化发展趋势,同时就如何发展诸如模块化部件,执行系统,测量控制和环境控制等超精密加工关键技术提出一些新的观点和方法。     

精密和超精密加工技术的新进展

精密和超精密加工技术的发展,直接影响尖端技术和国防工业的发展。世界各国都极为重视,投入很大力量进行开发研究,故近年来发展迅速。本文介绍了国内外精密和超精密加工技术各主要领域的最新进展:精密和超精密机床的新发展,超精密切削机理和金刚石刀具的研究,精密镜面磨削和研磨技术的新发展,非球曲面精加工技术的发展以及微型机械制造中的精微加工技术的发展;提出我国应重视精密加工的研究,加大投入,加速提高我国精密和超精密加工技术水平。     

精密加工和超精密加工技术综述

论述了精密加工和超精密加工技术的范畴,加工方法,系统结构及其在先进制造技术中的作用和地位;分析了２１世纪初期对它的需求和技术发展趋势,并提出了相应的技术发展前沿,归总了技术发展特点。     

非球面超精密加工自动编程技术研究

讨论了非球面超精密加工自动编程技术中的数控插补、刀具半径补偿、工艺参数选择及编程误差分析等问题.结合研究的成果,完成了对旋转椭球面和旋转抛物面等非球面工件的加工工艺实验.     

切线法数控成形非球面机床的误差补偿

针对切线法数控成形非球面机床的速度插补原理,提出一种基于隐马尔科夫理论,结合阈值约束技术和统计学期望求值思想的误差前瞻补偿方法。在该方法的基础上建立了“切线法数控成形非球面机床”的误差补偿模型。实际应用和实验验证表明,该误差前瞻补偿方法可以有效解决数控机床的误差补偿问题,为数控系统及其他类似系统的速度插补提供了一种新的尝试。     

Precise bi-arc curve fitting algorithm for machining an aspheric surface

With the rapid development of the information/image system and aero-space industries, high quality optic aspheric surface lenses play an increasingly important role for completion of the functionalities. Aspheric lenses are non-spherical surfaces having rotation symmetry about the lens axis. The aspheric lens has various shapes according to its application and often requires tens nanometer order form accuracy since surface roughness and form accuracy play essential roles in the functional performance of the optical products. Interpolation of the aspherical surface path must precisely meet the allowable tolerance. Linear interpolation of the aspheric surface path for CNC machining generates an enormous amount of NC code to satisfy the extremely small tolerance, and produces scallops on the machined surface due to the acceleration and deceleration of the tool during every linear motion. Alternatively, interpolations with bi-arcs are used. In this paper, in order to minimize the error induced by the cutting tool path and to shorten the calculation time of interpolation, a precise -arc interpolation method is proposed. The developed algorithm of bi-arc interpolation meets the given tolerance precisely. This is guaranteed by an analytical proof and error maps. Another advantage is its ability to calculate about five times faster than the existing arc interpolation, since iterative calculations for the maximum error can be omitted. The developed algorithm has been used for the precise aspheric machining.     

非圆曲线的逼近法数控加工

以椭圆形零件的数控加工为例,阐述了逼近法在非圆曲线形零件数控加工中的应用。由于一般数控机床的编程代码只具有直线插补和圆弧插补功能,因此对于非圆曲线的数控加工大多采用小段直线或小段圆弧去逼近轮廓曲线,完成数控编程。     

数控加工中基于自由曲面表面特性的刀具路径安排

目前CNC上的轨迹控制功能仍主要是直线和圆弧插补,因此当加工自由曲面时,大多只能采用直线或圆弧逼近算法来对曲线进行逼近处理。针对数控加工的实际需求,现在数控系统技术人员对数控机床插补器进行研究并开发出了许多曲线和曲面插补功能。基于曲线插补,在保持进给速度尽可能恒定的条件下,对刀位路径和刀位速度进行离线的曲线拟合,以便于得到用于数控加工的刀位文件。这种方法能有效解决进给速度的波动问题,并能有效压缩刀位文件。为此,提出几种算法来拟合刀位路径和刀位速度轮廓曲线。曲线和曲面插补在数控代码数据量和逼近误差方面都有较大的改善。     

NURBS插补方式对数控铣削加工质量的影响

针对自由曲面加工误差较大的问题,从插补方式的角度进行了对比研究。对相同的二维抛物曲线分别以直线插补、直线-圆弧插补和NURBS插补三种插补方式进行实际加工,利用三坐标测量仪对所加工曲面轮廓进行测量,并获取相应的加工误差分布曲线。分析结果表明,NURBS插补刀具路径可以改善零件的加工精度和表面光顺性,有效地提高生产效率,并能够减少曲面后续抛光的工作量,较好地满足自由曲面高性能数控加工的需要。     

NURBS插补技术在复杂曲面数控加工中的应用

分析了NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)曲线直接插补技术相对于传统数控系统中采用的直线或圆弧逼近对NURBS曲线数控编程的优越性;探讨采用NURBS曲线插补技术的CNC机床曲线曲面的加工方法以及实际应用中需要进一步解决的问题。     

基于PLC的开放式数控NURBS插补功能的研究与实现

针对一种基于PLC的开放式数控系统,应用NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)曲线插补技术,对传统的自由曲线插补算法进行改进.同时根据STEP-NC标准对CAD/CAM/CNC一体化的新型数控插补方法进行研究,利用ActiveX技术实现了与CAD系统的数据交换,并在实验数控系统中加以应用.实验结果证明该插补算法可以有效地提高实时插补速度和精度,提高数控系统的工作效率.     

非圆曲线轮廓工件的数控车削加工

普通数控车床一般只具有直线和圆弧插补功能,在其上加工含椭圆等非圆曲线轮廓的工件,可采取多条直线段逼近曲线的方法加工。介绍了等间距法直线段逼近非圆曲线的原理和程序流程图,并以含椭圆的零件为例,编制了加工程序。     

NURBS曲线实时插补进给速度控制的研究

数控技术标志着现代制造业的核心,数控插补模块是数控技术中最为重要的模块之一。NURBS曲线是自由曲线的一种,由于其NURBS曲线的诸多优越性,使其能够很好的应用到数控领域中。NURBS曲线插补及加减速控制的精度和速度是CNC系统的重要指标。通过分析NURBS曲线的插补原理,提出了基于Taylor展开公式逼近NURBS样条参数。同时考虑速度波动于曲率的关系,弦误差与插补周期的关系,根据弓高误差调节进给速度,能够将进给速度波动控制在理想水平。     

Development of a real-time trajectory generator for NURBS interpolation based on the two-stage interpolation method

This paper deals with the real-time NURBS interpolation method in which the interpolation error between the ideal curve and the interpolated curve is compensated within the machine basic length unit (BLU). Parametric curve interpolation methods are based on the Taylor series expansion of curve parameters and an approximation. This approach enables effective feed command generation following the target curve. However, the interpolation error caused by the curve segmentation cannot be controlled.In this research, a two-stage interpolation method that compensates for interpolation errors within machine BLU is proposed. The interpolation result was filtered by an acceleration/jerk limitation equation. Through this two-stage interpolation, both the interpolation error condition and the motion dynamics can be satisfied.Using computer simulations in which interpolation results are revaluated by a numerical iteration method, it is shown that the two-stage interpolation algorithm can interpolate target curves precisely with geometric and dynamic contentment. The proposed algorithm was implemented in the CNC simulator system and an experimental run was conducted to identify the real-time adaptation.