發(fā)布時間：2021-08-19 09:56

　　目前數(shù)控系統(tǒng)常采用連續(xù)小線段逼近曲線軌跡的方法來克服參數(shù)曲線加工過程中的困難。然而相鄰線段連接處的切向不連續(xù),進(jìn)給系統(tǒng)需在這些拐角點(diǎn)處將速度降低到零,這種頻繁的啟動和停止會降低加工效率和表面加工質(zhì)量。因此,本文提出了一種基于羊角曲線的局部光順方法,能夠?qū)崿F(xiàn)加工軌跡的G²連續(xù)、輪廓誤差可控和光順?biāo)俣炔粸榱愕倪\(yùn)動效果。本文主要進(jìn)行了以下研究:首先,根據(jù)羊角曲線弧長與曲率的線性關(guān)系,本文建立了弧長、曲率極值、最大輪廓誤差與光順長度之間的解析關(guān)系,并結(jié)合線段長度、直線夾角和預(yù)設(shè)的最大輪廓誤差等幾何約束,完成了連續(xù)線性指令的幾何光順。與此同時,獲得了軌跡長度的解析表達(dá)式以及光順曲線的曲率極值。其次,根據(jù)混合加工軌跡的幾何特征和進(jìn)給系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)約束,在Lookahead階段采用雙向看策略獲得了速度敏感點(diǎn)速度允許值。速度規(guī)劃階段則采用S形七區(qū)間加減速速度規(guī)劃,實(shí)現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)動。最后,在精細(xì)插補(bǔ)階段,本文對混合加工軌跡的線性段和曲線段采用了對應(yīng)的插補(bǔ)算法,有效地對線性段與曲線段銜接處的位移合理分配,克服了跨段插補(bǔ)時可能存在的沖擊。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的基于弧長解析的羊角光順?biāo)惴?.. 

【文章來源】：西安工程大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

高性能加工中心

業(yè)需求的不斷增長，CNC 加工技術(shù)已經(jīng)成為了加工制造業(yè)的靈魂，它是自動化控制、機(jī)械設(shè)備制造、電子信息、材料學(xué)、機(jī)械制造技術(shù)等多領(lǐng)域與先進(jìn)技術(shù)的集成產(chǎn)物。CNC 加工技術(shù)除了服務(wù)于加工制造業(yè)外，還廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、船舶、IT、能源等多行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)[1]。CNC 加工技術(shù)滲透領(lǐng)域之廣，更是讓其成為衡量一個國家工業(yè)化級別及科技實(shí)力的重要標(biāo)準(zhǔn)。世界上第一臺 CNC 加工系統(tǒng)是由麻省理工學(xué)院于 1952 年研制成功的，這是加工制造業(yè)跨時代的標(biāo)志[2]。CNC 加工技術(shù)的產(chǎn)生使得加工制造效率得到了前所未有的提升，特別是對形狀復(fù)雜的零件及結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的批量化生產(chǎn)。早期的 CNC 加工技術(shù)主要使用于自動化機(jī)床或者專用機(jī)床上，這類機(jī)床只能進(jìn)行單一的工序，如單一的車削或單一的銑削，這使得制造加工企業(yè)只能進(jìn)行單一零件的批量化生產(chǎn)。隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速增長，制造業(yè)需求與生產(chǎn)效率的矛盾日益增加。CNC 加工中心的出現(xiàn)使得加工過程更柔性化，加工中心具有多種刀具，可在不換機(jī)器的基礎(chǔ)上，進(jìn)行多工序加工，這無疑提升了制造加工效率，并且確保了加工精度。如圖 1-1 為德瑪吉(DMG)高性能車/銑復(fù)合加工中心 NTX 3000CNC，其左側(cè)為刀具庫。

NC 系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)動，運(yùn)動的穩(wěn)定性需要加工軌跡的輪廓件的結(jié)合才能達(dá)到精度的要求。因此，國內(nèi)外學(xué)者目前對法程序的研究主要體現(xiàn)在加工軌跡的整體規(guī)劃，其中包括的規(guī)劃及插補(bǔ)控制，目的是為了獲得高效率高精度而又穩(wěn)的輪廓來看，隨著制造業(yè)迅速發(fā)展，人們對加工制造的要在零件的幾何形狀越來越復(fù)雜，這使得加工軌跡變成了復(fù)的數(shù)控系統(tǒng)難以有效處理此類參數(shù)形式的加工軌跡，因此軟件生成連續(xù)小線段(G01 命令)或圓弧(G02 命令)，逼近復(fù)在相鄰小線段構(gòu)成的拐角處切向不連續(xù)，CNC 加工系統(tǒng)執(zhí)需要將速度降低到零。這種頻繁的加減速會增加加工時間具運(yùn)動不穩(wěn)定，同時也降低了工件表面加工質(zhì)量[5,6]。如圖外形，在相鄰小線段的連接處會出現(xiàn)條紋，這類條紋俗求較高的零件，可能會造成輪廓精度的丟失。因此線性加是熱門研究內(nèi)容。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]多項(xiàng)式加減速的NURBS插補(bǔ)控制方法[J]. 李英祺,王桂榮.  組合機(jī)床與自動化加工技術(shù). 2018(05)
[2]等弦高誤差約束下圓弧插補(bǔ)的梯形速度規(guī)劃方法[J]. 江本赤,王建彬.  新余學(xué)院學(xué)報(bào). 2018(01)
[3]五軸聯(lián)動刀具路徑非均勻有理B樣條曲線插補(bǔ)技術(shù)[J]. 蔡安江,王杰,李麗霞,趙丹.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2017(09)
[4]基于圓弧過渡的五段S型加減速算法[J]. 司慧曉,吳文江,李浩.  組合機(jī)床與自動化加工技術(shù). 2017(03)
[5]減少沖擊的五段S曲線加減速新算法研究[J]. 倪曉偉,劉建群,許東偉,高偉強(qiáng).  機(jī)床與液壓. 2016(17)
[6]智能制造——“中國制造2025”的主攻方向[J]. 周濟(jì).  中國機(jī)械工程. 2015(17)
[7]三次PH曲線的曲率單調(diào)性及過渡曲線構(gòu)造[J]. 鄭志浩,汪國昭.  計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào). 2014(08)
[8]NURBS插補(bǔ)中的速度規(guī)劃與參數(shù)計(jì)算[J]. 王允森,楊東升,劉蔭忠,孫一蘭.  計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng). 2014(08)
[9]基于G2連續(xù)Bézier曲線的刀具軌跡壓縮算法[J]. 趙晟,畢慶貞,王宇晗,石璟,劉鋼.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(05)
[10]基于三次多項(xiàng)式加減速的NURBS插補(bǔ)前瞻控制算法[J]. 張力,楊東升,王允森,李海英.  組合機(jī)床與自動化加工技術(shù). 2014(03)

博士論文
[1]面向五軸加工軌跡的曲率連續(xù)光順及其插補(bǔ)方法研究[D]. 石璟.上海交通大學(xué) 2014



本文編號：3351195