面向五轴加工的等距双NURBS刀具路径同步插补方法

针对由离散刀位点数据生成的五轴加工等距非均匀有理B样条曲线刀具路径中两条非均匀有理B样条曲线参数不同步的问题,建立了一种等距双非均匀有理B样条曲线参数的同步模型,实现等距双非均匀有理B样条曲线刀具路径插补过程中两条非均匀有理B样条曲线参数的同步运动。将三轴非均匀有理B样条曲线插补算法应用于五轴加工等距双非均匀有理B样条曲线刀具路径中的刀具中心点非均匀有理B样条曲线,根据参数同步模型将插补算法同步到刀轴点非均匀有理B样条曲线中。仿真表明,采用该算法能够使刀具始终沿着等距双非均匀有理B样条曲线刀路进行同步插补,参数同步插补精度主要集中在10-6 mm级数上,适用于复杂曲面的五轴加工。     

二阶连续的多项式样条插补算法研究

针对计算机数控系统的高级样条曲线直接插补控制问题,建立了笛卡尔空间坐标系下能通过已知多点并在首末端点为给定切矢量的二阶连续的多项式样条曲线的数学模型,基于该模型,提出了相应的插补格式及其C＋＋实现方法,并给出了该样条插补预处理和实时插补计算方法,同时还建立了插补算法的精度和速度计算模型。实例计算表明：所提出的样条插补方法在满足较高进给速度的情况下,逼近精度可达0·5μm。     

基于新型代数指数样条曲线的微段加工算法

针对曲线重构微段加工中采用的样条曲线计算稳定性差、运算速度慢,且在加减速的条件下不能直接递推插补计算而造成计算效率低的问题,在计算机数控中采用基于新型插补样条的实时曲线重构与插补算法进行连续微段加工.实验结果表明,重构的新样条曲线计算速度快且稳定,可进行直接递推插补.基于新样条曲线优越性质的微段加工,在充分发挥实时曲线重构与递推插补微段加工方法优势的基础上,可以进一步提高插补计算的效率,实现对任意曲面的高速高精度插补加工.     

插补二次曲线时矢量法刀具半径补偿

失量法刀具半径补偿是一种解决刀具半径补偿的有效方法,它不仅适用于插补直线和圆弧,而且还能在对复杂曲线(椭圆、抛物线、双曲线、指数曲线、对数曲线等)直接进行插补时提供刀具半径补偿(以下称“刀补”)。这样就不必在插补复杂二次曲线时用直线和圆弧段逼近曲线来解决刀补问题,从而将有效地减少程编工作量。这也是矢量法刀补的一个明显的优点。 矢量法刀具半径补偿的基本原理和实现方法(包括一些符号术语),在“矢量法刀具半径补偿原理”一文中已作了详细阐述。本文主要针对插补二次曲线的矢量法刀具半径补偿,作探讨和分析。 *。。。n--,,o…     

高速高精度曲线重构与递推插补研究

为解决中高档计算机数控(Computer numerical control,CNC)中基于多项式基的Hermite样条曲线实时插补算法递推速度低且逼近精度较差的问题,文中利用指数函数e–t快速递推及收敛的优点,在代数指数混合空间构造新的样条曲线并给出基于该曲线的递推插补算法。应用该算法进行的插补试验中,与Hermite曲线相比,新样条曲线的递推速度提高1.7～2.1倍,同时逼近精度提高一个数量级。结果表明基于新曲线的插补算法在提高轮廓加工轨迹精度的同时,也提高加工效率,满足中高档计算机数控中样条曲线的构造要求。     

腰轮转子建模与高速高精度加工研究与分析

建立了腰轮转子数字化实体模型;提出了在腰轮转子加工制造过程中,采用三次NURBS样条曲线插补替代通常的微直线拟合插补;研究了腰轮转子摆线段三次NURBS曲线插补算法;为了解决NURBS曲线自适应速度控制存在的速度冲击问题,采用S曲线加减速控制策略重新规划进给速度;应用MATLAB软件模拟摆线段三次NURBS样条曲线插补算法并与微直线拟合插补算法进行了比较;最后在数控机床上对三次NURBS样条曲线插补算法进行了数控加工验证并与微直线拟合插补算法进行了比较,结果证明NURBS样条曲线插补算法具有更快的速度和更高的精度。     

三次B样条曲线数据采样插补器的研究

针对复杂轮廓零件数控加工的实际需求，基于数据采样插补原理，提出 了一种改进的三次B样条曲线插补器。利用此B样条曲线插补器进行数控加工，能够保证在整个加工过程中加工效率和加工质量的一致性，三次B样条曲线插补技术的实现将大大提高曲线，曲面零件数控加工的效率和加工质量。     

一种三次插值样条曲线的插补方法研究

针对复杂轮廓零件数控加工的实际需求,基于数据采样插补原理,对一种三次插值样条曲线的插补算法进行了研究.样条曲线进行参数化运算插补,先使用一系列首尾相接的微小直线段来逼近给定的插值样条曲线轮廓,再利用轨迹空间与参变量空间的对应关系,控制参变量,求取插补点坐标,得到整个离散化插补轨迹.此算法加工速度稳定性高,有利于高速高精地生成插补轨迹.     

曲线合成插补理论及其在慢走丝线切割外角内角过渡中的应用

从理论和实践上论述了具有丝半径补偿功能的曲线合成插补理论 ,解决了该理论涉及的有关问题。这种理论直接利用曲线和丝圆的信息 ,间接实现任意直线和二次曲线的等距曲线的插补 ,而不需计算等距曲线。有效地避免了计算等距曲线产生的误差 ,解决了丝半径补偿和曲线衔接处外角和内角过渡问题 ,提高了机床的控制精度 ,并应用于慢走丝线切割机床数控系统设计中     

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。     

A High-Precision Surface Grinding Model for General Ball-End Milling Cutters

The paper presents a high-precision manufacturing model for grinding the surface profiles of general ball-end milling (GBEM) cutters. The geometric shape of the grinding wheel is derived with a positive cone angle specifically for grinding the GBEM cutters. The concepts of radial equidistant lines and oblique equidistant surfaces are employed to model the front ball-end profile, the front cutting surface, the rear cutting surface, and the cutting-edge curve of the GBEM cutter. The front cutting surface model is obtained by computing the intersection of the rotating tool surface and the motion enve-ope of the grinder. The cutting-edge curve model is estimated by computing the intersection curve of the front cutting surface and the ball head of the GBEM cutter. A special model of the grinding mechanism is also derived and used to produce the rear surface of the cutter. Both the cutting-edge curve and the surface model are solved simultaneously in order to ensure that the cutting-edge curve leans physically against the rear-cutting surface. The geometry of the full front-end cutter shape and the parameters of the associated manufacturing processes are numerically optimised to ensure best grinding quality is achieved on the surfaces of the GBEM cutter. The concept of oblique equidistant surfaces is applied to produce a family of cutters of similar shapes with an accuracy corresponding to a user-specified allowable tolerance. One numerical example is presented to illustrate the usefulness and effectiveness of the proposed modelling methodology. Numerical results indicate that the proposed manufacturing model and grinding procedure are capable of producing a family of GBEM cutters accurate to a specified tolerance.     

凸轮列表点曲线数控编程方法研究

针对平面凸轮轮廓列表点曲线的数控加工,提出了一种采用三次样条等误差双圆弧拟合法实现数控编程的计算方法.首先求出凸轮轮廓列表点的三次样条函数曲线方程,用等误差法计算插值点的坐标.再用双圆弧拟合插值点,得到各分段圆弧的圆心坐标,取圆弧的起点、终点坐标,作为编程所需的刀具中心轨迹的数据,并用相应的数控机床指令写出数控加工程序.该方法既能满足精度要求又能使程序段最少,可以保证数控加工时曲线的光滑性及加工精度,提高加工效率.     

基于椭圆的渐开线齿轮齿根过渡曲线研究

渐开线齿轮齿根过渡曲线是影响齿根弯曲应力的重要因素.为提高齿轮的弯曲强度,提出了采用椭圆曲线代替延伸渐开线的等距曲线,基于坐标转换原理,求出椭圆曲线方程.并采用30°切线法求出椭圆过渡曲线齿形系数和应力集中系数,与标准刀具加工的齿根曲线进行比较,结果表明采用椭圆过渡曲线可以使弯曲应力降低15％.根据齿形法线法,反求出获得该椭圆曲线的滚刀刀顶曲线,为滚刀刀顶设计和实际加工提供了理论依据.     

IRB140型工业机器人连续轨迹控制的汉字绘制

编程实现Windows平台下TTF字库轮廓信息的提取;以机器人工作面为平面的情况出发,讨论位置插补,结合样条曲线的参数向量方程,利用等弦长的原理,给出插补算法;对于给定球面,进行姿态插补,结合三维坐标系的旋转变换,给出球面任一点的姿态参数;得出机器人绘制汉字的结果。     

Cutting temperature,tool wear,and tool life in heat-pipe-assisted end-milling operations

In this paper, using the specifications of nodal points on a nonuniform rational B-spline (NURBS) curve of three degrees with respect to NURBS curve parameter and defining the coefficients for the velocity and acceleration vectors on these points, a new method is presented to design a tool path via C² PH spline curves. Values of the velocity/acceleration vector coefficients corresponding to the nodal points on the original NURBS curve are computed by pattern search algorithm. To this end, the normal distance between the constructed C² PH spline curve and its corresponding original NURBS curve is considered as the objective function. Using combination of the time-dependent feed rate interpolation in the acceleration/deceleration phase of the motion and the constant feed rate interpolation in the middle region of the motion, the position commands of the designed NURBS-based C² PH spline curve are generated. Several improved NURBS-based C² PH spline curve following tasks were implemented with pseudo-derivative feedback feed forward (PDFF) controller. The experimental and simulation results confirm that the devised interpolator with designed PDFF controller is not only feasible for machining the complicated tool path represented in the improved NURBS-based C² PH spline form but also yields satisfactory contouring performance under variable feed rate.     

样条曲线插补速度规划算法的研究

设计了一种适合多种样条曲线（三次样条曲线,Bezier曲线和B样条曲线）插补算法,通过速度控制前瞻缓冲区设置,在保证加工精度的基础上,实现了系统在样条曲线插补过程中加减速处理,改善了插补速度曲线,并满足了机床加减速性能要求。     

三次NURBS样条曲线插补加工螺旋转子建模与加工研究

提出在螺旋转子加工制造过程中,采用三次NURBS样条曲线插补替代通常的微直线段插补;建立了螺旋转子端面摆线段三次NURBS样条曲线方程.在Pro/E软件上比较了三次样条插补曲线和理论摆线之间的精度误差.最后通过在立式加工中心上比较了采用三次NURBS样条插补和采用微直线段插补的加工精度和加工效率,采用三次NURBS样条插补加工取得了理想的效果.     

一种自由曲线拟合及插补方法

为了提高自由曲线、曲面的加工性能 ,本文在对自由曲线、曲面拟合方法研究的基础上 ,介绍一种曲率连续的自由曲线、曲面拟合法—— Clothoid曲线法 ,并详细推导了 Clothoid曲线插补算法     

五轴联动数控加工的刀具路径优化方法研究

为解决五轴联动加工复杂曲面过程中的刀具路径不连续问题,提出了五轴数控的刀具路径优化方法。通过五轴NC代码的坐标变换还原有效切削路径,对切削路径进行误差约束下的非均匀有理B样条(NURBS)曲线拟合。对旋转轴路径采用五次样条曲线进行插值,建立切削路径和旋转轴路径的参数映射关系,通过机床逆运动变换求解C2连续的平动轴路径。实验表明,经过该方法优化后,切削路径和各驱动轴运动路径具有良好的平滑性,显著提高了五轴加工曲面精度和表面质量。