开放式数控系统复杂曲线插补算法的研究与设计

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开放式数控系统采用模块化设计,具有灵活易变的优点,适合现代制造技术发展的需要。插补是数控加工的核心技术,数控系统是否具备复杂曲线插补功能,是评价CNC系统性能的重要指标。现有的插补算法加工复杂曲线时,存在加减速频繁、加工精度低、效率低等问题,研究复杂曲线插补算法,实现复杂曲面的高速高精度加工,具有重要的现实意义。本文结合课题研究项目,从插补算法、小线段链接、线段链速度衔接、S曲线加减速等方面对复杂曲线插补技术进行了深入的研究。   本文介绍了HL-0408数控系统的硬件组成和软件结构,然后给出插补算法的载体——运动控制器的结构原理和控制流程,并对基于三次样条插补的速度规划方法进行了研究。   提出了一种实时的小线段速度衔接软件控制新算法。为了避免在高速加工中微小轨迹段转角处速度过大导致加速度超过限制,算法根据线段转角处速度和加速度约束求取转角速度,通过分析转角速度和线段长短对线段进行链接处理,由线段链间速度衔接模型算出线段链最佳衔接速度,然后对线段链施加相应的运动学曲线规划,最后分析了插补轮廓误差对加工过程的影响。本文以该算法为基础,在HL-0408数控系统下实现一个速度规划模块,对该算法进行了测试。实例表明改进后的算法取得较高的加工效率,有效地减少了工件形状在转角处的加工误差。   好的加减速算法要求进给过程中速度变化尽可能平稳,即要求系统加减速具有高度的柔性。为了满足高速加工的要求,提高精度,减少柔性冲击,提出S曲线加减速规划方法。在详细地分析和研究S曲线加减速的各种变化的基础上,提出了适合实际离散插补情况的S曲线加减速规划方法,在实际环境下进行了测试。S曲线加减速规划方法已在HL-0408数控系统上实现,结合小线段速度衔接插补算法,在加工过程中实现了高精度,高柔性。
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