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复杂曲线曲面加工被广泛地应用于航空航天等现代制造业中,而传统五轴数控系统只微小直线段或圆弧插补,不具备参数曲线直接插补功能。为了达到加工精度要求,需把待加工曲线离散为大量的微小线段,增加了代码量;对曲线进行小线段分割,会导致曲线在分割点处的速度不平滑,从而降低加工精度。参数曲线插补技术理论上可以效有地解决传统加工过程中遇到的问题,而以NURBS曲线为代表的参数曲线插补技术成为了近年来数控加工领域的研究热点。
本文在分析了影响数控加工精度及效率的各种因素与NURBS曲线插补方法的基础上,提出了一种基于速度前瞻控制的五轴联动NURBS曲线插补方法。该方法将五轴NURBS曲线插补划分为预处理和实时插补阶段,预处理阶段用于计算样条曲线表达式、按曲线曲率变化对刀心点样条曲线进行分段、计算分割点处的期望速度,以减少实时插补阶段计算量;实时插补阶段用于速度规划及插补计算。该方法可通过速度前瞻控制来避免因曲率过大或曲率突变导致加工精度降低或加速度过大的问题。最后对所提出的插补方法进行了仿真验证,验证结果表明本文所提出的方法可在保证加工精度的同时,实现速度的平稳过渡,并可使加速度满足要求。