自由型曲線曲面直接插補(bǔ)技術(shù)研究.pdf

1、隨著機(jī)械制造、自動控制、微電子、數(shù)據(jù)處理等技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的數(shù)控技術(shù)即將被新的、開放式的數(shù)控技術(shù)所取代。在數(shù)控系統(tǒng)中，插補(bǔ)功能的優(yōu)劣直接影響了對CNC控制系統(tǒng)整體性能的評價。在現(xiàn)代制造業(yè)中，對曲面加工的需求和質(zhì)量要求不斷提高，而傳統(tǒng)的以直線、圓弧為代表的插補(bǔ)技術(shù)，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足這一需求，因此，需要研究新的自由型曲線曲面插補(bǔ)技術(shù)，來改善零件的加工效率和加工質(zhì)量，以適應(yīng)現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的發(fā)展要求。 NURBS(Non-Uniform

2、Rational B_Spline)由于其良好的數(shù)學(xué)特性，被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織規(guī)定為產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的一個國際標(biāo)準(zhǔn)，并且在CAD領(lǐng)域，NURBS已得到較好的應(yīng)用。因此，研究以NURBS為代表的自由型曲線曲面插補(bǔ)技術(shù)成為一種必然選擇。 本文在深入研究NURBS曲線曲面構(gòu)成方法及其性質(zhì)的基礎(chǔ)上，介紹了曲線曲面的參數(shù)矢量確定方法和控制點反算算法，對NURBS基函數(shù)迭代算式進(jìn)行了簡化處理，提出了一種具有實時前瞻功能的NURBS動態(tài)插補(bǔ)方法，該算

3、法能夠在滿足精度要求的前提下，綜合考慮電機(jī)性能和曲線曲率變化，使得加工步長平緩連續(xù)變化，并且能前瞻減速段的開始位置，在到達(dá)曲線終點之前及時減速，使加工過程中的機(jī)床震動小，防止零件過切。 在曲面加工中，刀具不可能遍歷整個待加工曲面，而只能沿著曲面上的一些有限的曲線軌跡運(yùn)動。因此，曲面加工中，需要確定刀具運(yùn)動的這些曲線軌跡。文中介紹了常見的幾種刀具軌跡生成方法，并對它們的應(yīng)用條件和優(yōu)劣進(jìn)行了對比。針對常見的兩種不同的曲面形狀，文中采

4、用了不同的方法進(jìn)行處理。對于兩軸半曲面，采用傳統(tǒng)的固定導(dǎo)軌偏置距離的方法進(jìn)行刀具軌跡規(guī)劃；而對于三軸曲面，則根據(jù)精度要求，采用計算得到的刀軌來求得隨著曲率變化而不斷變化的參數(shù)步長值，在滿足精度要求的前提下，達(dá)到一種刀具軌跡的最優(yōu)化設(shè)計，在曲率大的地方，刀軌較密，曲率小的地方，刀軌較疏，能夠最大程度的協(xié)調(diào)曲率與效率的關(guān)系，使其能夠在最短的時間內(nèi)，加工完整張曲面。 根據(jù)NURBS插補(bǔ)原理和文中介紹的插補(bǔ)方法，采用Visual C++