數(shù)控系統(tǒng)納米插補及控制研究.pdf

1、為適應(yīng)數(shù)控機床加工精度不斷提高的發(fā)展趨勢,基于FANUC系統(tǒng)納米插補控制的內(nèi)涵,對數(shù)控系統(tǒng)的納米插補控制進行了一系列研究,提出了簡單實用的、實現(xiàn)數(shù)控機床納米插補控制功能的完整方法,并將這一概念和方法引入自主開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)當中。
　　 首先針對納米輪廓和納米高精度插補控制功能,對連續(xù)小線段加工程序的納米插補進行了研究。以離散的方法建立了一種全新的插補算法,該算法以級數(shù)求和推導了S型加減速控制模型,并以小線段夾角為參變量控制拐點通過

2、速度建立了小線段速度銜接模型,在此基礎(chǔ)上,算法將插補過程分解為插補預(yù)處理及插補點計算兩個步驟,預(yù)處理中對小線段進行速度規(guī)劃并設(shè)計了線段間速度的遞推處理方法,插補點僅需根據(jù)當前速度及線段方向向量即可求出;在連續(xù)小線段高速插補中,由于插補離散特征造成線段終點與最后插補點不能自然重合,對此現(xiàn)象所帶來的問題進行了討論,提出了一種新的處理方法,在確保沒有速度沖擊的前提下,允許插補點不通過線段的終點,從而簡化了算法;提出一種插補算法模型,將加工軌跡

3、抽象為運動距離和運動特征,在此基礎(chǔ)上形成了一種具有跨段處理能力的插補算法,并以此解決了具有納米逼近精度的連續(xù)小線段加工程序的高速插補問題。
　　 從NURBS曲線實時插補的概念入手,采用對節(jié)點矢量分割的曲線段、插補點與曲線段終點間曲線以及插補點間曲線進行圓弧近似的方法,結(jié)合前面得出的離散條件下S型加減速模型,實現(xiàn)了NURBS曲線納米插補的S型加減速控制;對于納米平滑功能,在連續(xù)小線段的反推算法中,令權(quán)重均為1,使得到的NURBS

4、曲線退化為為非均勻B樣條,從而簡化了算法;提出一種NURBS曲線的納米離散插補算法,僅根據(jù)弦高誤差將NURBS曲線離散為具有納米逼近精度的連續(xù)小線段,同時,調(diào)用前述跨段插補算法完成插補,使得NURBS曲線直接插補的速度控制得到簡化。
　　 基于A、C軸雙轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)的五軸機床,采用歐拉角的方法,推導了通用的坐標變換算法;采用在工件坐標系下進行插補,再對插補點逐點進行坐標變換的方法,實現(xiàn)了五軸聯(lián)動的RTCP(Rotate Tool C

5、enter Point)控制功能,并對五軸加工中直線軸進給速度與旋轉(zhuǎn)軸進給速度之間的相互影響進行了分析,提出了進給速度限制的相關(guān)算法。
　　 最后,開發(fā)了基于嵌入式工業(yè)PC+運動控制卡結(jié)構(gòu)的開放式數(shù)控系統(tǒng)平臺,并在自主研發(fā)的運動控制卡中采用了模糊自整定的前饋控制算法,提高了系統(tǒng)的控制精度和動態(tài)響應(yīng)能力;通過PC編程實現(xiàn)了上述各種算法,通過對加工程序數(shù)據(jù)點情況、插補數(shù)據(jù)點位置、速度、加速度等特征的分析,以及在數(shù)控系統(tǒng)平臺上的運行實