【摘 要】
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现代数控技术是现代制造技术的关键,而插补技术是数控系统实现轨迹运动控制的基础,插补算法的优劣将直接影响到数控加工的精度和速度,从而影响数控系统的性能。NURBS曲线作为一
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现代数控技术是现代制造技术的关键,而插补技术是数控系统实现轨迹运动控制的基础,插补算法的优劣将直接影响到数控加工的精度和速度,从而影响数控系统的性能。NURBS曲线作为一种参数化曲线,已在实际中得到了广泛的应用。将NURBS曲线方法应用于插补可以有效改善零件的加工精度以及轮廓表面的光滑性,提高数控系统的轨迹功能。所以研究NURBS曲线插补算法具有十分重要的意义。
在武汉市科技计划项目(20061009134-06)《嵌入式数控系统中曲线加工的关键技术研究》的支持下,本文对NURBS曲线的直接插补算法进行了相应的理论研究和实验验证。具体内容如下:
1.本文首先对传统数控系统的插补原理进行了深入研究,比较了两类插补算法-脉冲增量插补和数据采样插补的插补原理、插补实现过程以及各自的优缺点,指出脉冲增量插补在精度上难以满足现代数控系统的要求,并确定采用数据采样法完成后续的算法设计。
2.本文介绍了NURBS曲线的数学模型,分析归纳了NURBS曲线的性质,并对NURBS曲线相关参数的计算方法作了详细讨论。对于NURBS曲线的局部特性,本文还作了相应的仿真实验。
3.针对以往学者提出的各种插补算法的不足,即插补精度与插补速度之间的矛盾难以协调,提出了自己的改进处理方法-通过适当的插补预处理与合理的近似计算,综合考虑轮廓误差控制和进给加速度控制,实现了基于速度控制的自适应NURBS曲线插补算法。本算法可使机床在满足误差要求的前提下,以最大化进给速度对零件进行插补加工,实现了插补过程中速度和精度的优化。
4.在整体加工的速度规划上运用了插补前抛物线-直线-抛物线S型加减速控制的方法。使整个插补加工过程中速度平滑过渡,保证了机床加工的稳定性。
5.利用C语言编程并在MATLAB上实现了算法仿真,证明了算法的正确性和有效性。
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