论文部分内容阅读
数控技术是先进制造技术中最重要的一种高度自动化控制技术。其中数控插补技术是核心技术,它的好坏直接决定数控系统是否具有良好的市场占有率,而插补算法又是插补技术的关键组成部分。一种好的插补算法形成的零件的轮廓精度高,表面粗糙度好,同时也可以节省大量的加工时间,降低了加工成本。NURBS曲线插补不仅在进行加工复杂曲线轮廓时加工速度均匀且能以较高的进给速度加工,而且使表面加工质量得到了提高。因此研究NURBS曲线插补算法对于我国以后开发具有NURBS曲线直接插补的高端数控系统的研制具有很大的价值。本文通过深入地研究NURBS曲线的发展过程、特点和相关重要参数的计算方法。针对现有的NURBS曲线直接插补算法普遍存在的弓高误差、弦长误差和进给速度慢且进给速度不稳定等问题,提出了汉明微分方程简化算法与预估—校正法相结合来控制计算参数误差,并采用分段加减速控制方法,来有效地控制速度地变化以及限定加加速度值,来达到速度自适应调节的要求。根据本文利用积累弦长参数化法构造NURBS曲线,对该曲线的控制多边形的顶点和节点矢量进行解析,并编写FANUC数控系统能识别的数控程序,然后利用具有NURBS曲线直接插补功能的FANUC数控系统进行实物加工。待加工的实物零件由A、B、C三个曲面组成,加工方案是对已构造的曲面A以直线插补、B曲面进行圆弧插补和C曲面以NURBS插补方式进行数控加工；最后,利用粗糙度测量仪,对已加工零件的A、B、C三个表面分别进行沿刀具轨迹方向和垂直刀具轨迹方向的测量,并对测量的的表面粗糙度值进行对比,从而获得在三种不同插补方式下零件的零件的粗糙度对比图。通过对比分析发现以NURBS插补方式得到的曲面其表面粗糙度要比圆弧和直线的好的多,同时得到的曲面的光顺性要比其他两种方式加工得到的要好,因而不需要额外的工序来对曲面进行光整,很好地满足对复杂自由曲线曲面进行高速高精的加工要求。与近似直线插补相比NURBS插补数控代码量是其20%至50%,大大缩短了程序传输时间。本文通过理论和实验的双重分析,证实了NURBS插补方式其刀具轨迹具有明显的优越性,同时对以后的复杂曲面的加工奠定了良好的基础。