【摘 要】
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复杂曲面零件高速高精铣削加工过程中,因实时速度规划计算的局部性,容易出现变速位置和幅度不准确、相邻轨迹速度横向不一致等问题,导致零件表面出现过切、欠切等加工缺陷。针对此问题,本文研究基于进给系统高精度运动仿真技术的离线速度规划算法,降低实际运动的轨迹偏差,提高铣削精加工的表面质量。为了计算加工过程中速度规划不合理导致的加工误差,提出基于进给系统运动仿真的轨迹预测方法,以指令插补数据为输入,基于进给
【基金项目】
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湖北省重点研发计划项目,基于新一代人工智能的数控系统智能控制技术研究与应用（项目编号:2020BAB038）； 国家科技重大专项“国产数控系统在航空精密制造领域的示范应用工程 ”（项目编号:2019ZX04032003）；
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复杂曲面零件高速高精铣削加工过程中,因实时速度规划计算的局部性,容易出现变速位置和幅度不准确、相邻轨迹速度横向不一致等问题,导致零件表面出现过切、欠切等加工缺陷。针对此问题,本文研究基于进给系统高精度运动仿真技术的离线速度规划算法,降低实际运动的轨迹偏差,提高铣削精加工的表面质量。为了计算加工过程中速度规划不合理导致的加工误差,提出基于进给系统运动仿真的轨迹预测方法,以指令插补数据为输入,基于进给系统运动响应模型,对实际运动轨迹进行预测,提出基于切分点的轨迹偏差计算方法,实现对轨迹偏差的高效计算。实验表明,预测的轨迹偏差与实际轨迹偏差之间的误差最大为4μm,预测精度达到了作为速度规划依据的要求。为了解决轨迹偏差超限问题,提出基于轨迹偏差约束的局部速度规划算法。算法根据仿真轨迹的轨迹偏差超限区间生成限速区间,根据限速区间平均曲率重新规划进给速度。相比于采用三点圆弧计算曲率并规划进给速度的方法,运用局部速度规划算法,通过迭代计算,可以规划合理的进给速度,解决轨迹偏差超限问题。为了解决相邻轨迹横向不一致问题,提出基于轨迹横向一致性约束的全局速度规划算法。算法构建轨迹横向相邻关系,定义差异系数等指标量化轨迹横向不一致程度,结合全局几何特征,调整限速标记点位置和限速区间曲率,使相邻轨迹的轨迹偏差横向一致。相比于BangBang速度规划算法,算法能有效提高零件表面加工质量。为了验证本文的局部速度规划算法和全局速度规划算法的有效性,完成了运动仿真模块和速度规划模块的集成。在典型测试案例上使用基于轨迹偏差约束的局部速度规划算法,轨迹偏差从0.03 mm降至0.02 mm。运用全局速度规划算法,测试件差异系数色谱图明显改善。仿真实验的结果验证了本文速度规划算法的有效性。
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