本文關(guān)鍵詞：高速加工插補算法的動力學行為分析與評價，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《華中科技大學》 2007年

基于機床動態(tài)特性的高速插補關(guān)鍵技術(shù)研究

陳徐兵  

【摘要】： 在高速加工過程中,機床的動態(tài)特性對加工效率、輪廓精度及加工件表面質(zhì)量均有較大影響。因此,僅基于加工件幾何形狀的插補算法已經(jīng)不能滿足高速加工的需要。本文針對高速加工,建立了幾何特征與機床動力學特性的相結(jié)合的高速插補算法,確定了面向不同加工目標的插補策略,建立了插補算法性能測試平臺,對插補算法進行驗證。主要研究內(nèi)容如下: 本文對伺服電機驅(qū)動特性進行了分析,根據(jù)機床的負載功率和動態(tài)特性建立了機床動力學約束,并結(jié)合加工件的幾何約束條件建立了基于機床動力學特性的前瞻控制插補算法的混合約束。對預估速度采用混合約束條件進行分析,實現(xiàn)了連續(xù)小直線段及NURBS插補算法的前瞻控制模塊及預插補模塊。根據(jù)連續(xù)小直線段插補算法及NURBS插補算法的特點,對影響高速加工的指令加速度、插補周期、插補精度等指令參數(shù)進行分析,確定了在不同加工目的下的插補策略。 針對連續(xù)小直線段插補算法及NURBS插補算法,對現(xiàn)有的插補算法性能評價平臺進行拓展,給出了插補算法輪廓精度,加工效率,動力特性及加工過程中的頻譜特性等指標。通過此平臺可以實現(xiàn)多種目標測試,對多種插補算法進行測試,以驗證所開發(fā)的插補算法的正確性。同時,也可以根據(jù)加工曲線特征及對零件的加工要求,通過輸入不同的指令參數(shù),對加工結(jié)果進行對比分析,得出最優(yōu)解,以減少試切費用,節(jié)約加工時間。 為了對所開發(fā)的插補算法進行驗證,建立了插補算法性能測試平臺。該平臺基于CAN總線結(jié)構(gòu),采用Linux實時內(nèi)核,可實現(xiàn)最低2ms的插補周期,保證了采樣的精確性。在此平臺上嵌入了上述兩種插補算法,并針對不同的加工指令參數(shù)對其進行測試,驗證了插補策略的可行性。同時,將測試結(jié)果與插補算法性能評價平臺仿真結(jié)果進行對比,結(jié)果表明兩者的相關(guān)度相當高,從而也證明了運用插補算法性能評價平臺的對所開發(fā)的插補算法進行測試的可實施性。

【關(guān)鍵詞】：
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：TG659
【目錄】：

摘要4-5

ABSTRACT5-9

1 緒論9-15

1.1 課題來源9

1.2 研究背景9-10

1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13

1.4 主要研究內(nèi)容13-15

2 機床動力學特性分析15-22

2.1 電機驅(qū)動特性15-18

2.2 機床運動約束分析18-20

2.3 動力學約束方程20-21

2.4 本章小結(jié)21-22

3 基于機床動力學特性的前瞻控制插補技術(shù)22-30

3.1 幾何約束分析22-24

3.2 幾何特性與動力學特性相結(jié)合的約束分析24-27

3.3 混合約束條件27

3.4 插補算法流程規(guī)劃27-29

3.5 本章小結(jié)29-30

4 面向混合約束的插補策略30-47

4.1 插補算法性能評估平臺30-36

4.2 指令參數(shù)對加工結(jié)果的影響36-45

4.3 插補策略分析45-46

4.4 本章小結(jié)46-47

5 測試平臺的建立及驗證47-61

5.1 測試平臺結(jié)構(gòu)47-48

5.2 數(shù)據(jù)發(fā)送及采樣流程48-51

5.3 基于機床動力學特性的加工策略與驗證51-60

5.4 本章小節(jié)60-61

6 結(jié)論與展望61-63

6.1 全文總結(jié)61

6.2 研究展望61-63

致謝63-64

參考文獻64-67

附錄 攻讀學位期間發(fā)表學術(shù)論文目錄67

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本文編號：248778