五轴联动双NURBS插补技术研究
发布时间：2021-04-14 08:36
随着数控技术的高速发展,五轴数控机床以其适用性好、加工精度高、加工效率高等优点,在复杂造型零件的加工中发挥着越来越重要的作用。NURBS曲线作为复杂造型零件数字化制造中的关键技术,其插补精度直接影响零件的加工精度。针对传统插补方法存在复杂曲线拐点处拟合效果不好、传统机床速度规划算法加速度反复突变,导致加工误差大、加工效率低的问题,本文利用五轴数控机床开展了双NURBS插补技术研究。主要工作内容和研究成果如下:（1）研究了基于角度平滑的双NURBS拟合算法。针对当前加工路径不满足二阶连续性的问题,提出基于角度平滑的双NURBS拟合算法。首先,通过求解加工路径曲率半径,得到加工轨迹上的速度敏感点;其次,对刀具路径速度敏感点处数据进行计算,得到速度敏感点处路径曲线参数与弧长信息的对应关系;然后,通过同步双NURBS模型,获取刀具位置数据;最后,开展与泰勒二阶插补算法的对比实验,结果表明,本文方法能够得到一条拟合精度较高且满足G2连续的刀具运动轨迹信息。（2）研究了基于数控机床伺服性能的S形速度规划算法。针对传统速度规划方法未考虑机床结构,造成机床各轴进给速度、加速度超过...
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
路径平滑图
技术路线图
机床总共包括十二种形式。理想状态下的机床三个直线轴相互垂直[46]，在无机床本身结构误差下，通过对五轴联动数控机床进行运动求解，将加工数据即刀具中心点轨迹信息和刀轴位置转化为数控机床的运动数据[47]，通过对理想运动模型的求解，结合机床结构，进行控制，完成加工[48]。2.2 五轴机床坐标变换2.2.1 旋转运动坐标变换在空间坐标系运动中的运动典型体jB ，与其对应的相邻低序体iB 的理想转动方式等价于坐标系j j j jO x y z 相对 i i i iO x y z 的转动方式。我们把基本转动表示为各种旋转运动形式中，分别绕坐标轴 X、Y、Z 的转动，如图 2-1 所示，通过三种基本转动能够得到任何复杂形式的转动。研究坐标系的相对运动，即将坐标系之间的复杂转动分解，可以将任意形式的运动分解成三种基本旋转运动，分别绕 X 轴旋转、绕 Y 轴旋转、绕 Z 轴旋转，最后再用适当方法合成。坐标系 j j j jO x y z 分别绕坐标系 i i i iO x y z 的 X、Y、Z 轴旋转运动的变换矩阵如下所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间曲面等残留量连续平滑加工路径规划方法[J]. 窦超然,宋爱平,赵昆鹏,储月刚,訾豪. 组合机床与自动化加工技术. 2019(02)
[2]基于刀具姿态控制的指令点插补算法[J]. 耿聪,吴玉厚,韩旭. 组合机床与自动化加工技术. 2018(12)
[3]基于曲率约束和位移补偿的NURBS曲线柔性高精插补方法[J]. 高翔宇,刘晓健,裘乐淼,张树有. 计算机辅助设计与图形学学报. 2018(12)
[4]五轴多工序加工检测夹具下的误差成本优化分析[J]. 丁杰雄,李菲,吕强,杜丽,王伟. 计算机集成制造系统. 2018(12)
[5]基于FPGA的改进型DDA圆弧插补算法研究[J]. 李蚩行,雷志勇. 国外电子测量技术. 2018(12)
[6]非球头刀单触点宽行加工刀具运动优化方法[J]. 周凯红,唐进元. 计算机辅助设计与图形学学报. 2018(10)
[7]非共轴螺旋后刀面微钻的五轴联动刃磨方法及其钻削性能研究[J]. 张素燕,梁志强,王西彬,周天丰,焦黎,刘志兵,颜培. 机械工程学报. 2018(19)
[8]数控系统中指令点纠正平滑处理算法[J]. 孙树杰,于东,林浒,郎言书,李备备. 小型微型计算机系统. 2018(09)
[9]一种五轴联动数控刀具半径补偿方法[J]. 刘安民,顾礼铎. 科技通报. 2018(05)
[10]辛普森积分法在双NURBS曲线随动插补中的应用[J]. 江本赤,王建彬,苏学满. 机械科学与技术. 2019(01)
硕士论文
[1]分布式多轴运动控制器的设计与实现[D]. 李顺.电子科技大学 2018
[2]NURBS曲线插补的速度前瞻控制算法的研究设计[D]. 张力.中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所） 2014
[3]基于STEP-NC的NURBS曲面刀具轨迹规划[D]. 梁文潮.广东工业大学 2013
本文编号：3137019
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
路径平滑图
技术路线图
机床总共包括十二种形式。理想状态下的机床三个直线轴相互垂直[46]，在无机床本身结构误差下，通过对五轴联动数控机床进行运动求解，将加工数据即刀具中心点轨迹信息和刀轴位置转化为数控机床的运动数据[47]，通过对理想运动模型的求解，结合机床结构，进行控制，完成加工[48]。2.2 五轴机床坐标变换2.2.1 旋转运动坐标变换在空间坐标系运动中的运动典型体jB ，与其对应的相邻低序体iB 的理想转动方式等价于坐标系j j j jO x y z 相对 i i i iO x y z 的转动方式。我们把基本转动表示为各种旋转运动形式中，分别绕坐标轴 X、Y、Z 的转动，如图 2-1 所示，通过三种基本转动能够得到任何复杂形式的转动。研究坐标系的相对运动，即将坐标系之间的复杂转动分解，可以将任意形式的运动分解成三种基本旋转运动，分别绕 X 轴旋转、绕 Y 轴旋转、绕 Z 轴旋转，最后再用适当方法合成。坐标系 j j j jO x y z 分别绕坐标系 i i i iO x y z 的 X、Y、Z 轴旋转运动的变换矩阵如下所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间曲面等残留量连续平滑加工路径规划方法[J]. 窦超然,宋爱平,赵昆鹏,储月刚,訾豪. 组合机床与自动化加工技术. 2019(02)
[2]基于刀具姿态控制的指令点插补算法[J]. 耿聪,吴玉厚,韩旭. 组合机床与自动化加工技术. 2018(12)
[3]基于曲率约束和位移补偿的NURBS曲线柔性高精插补方法[J]. 高翔宇,刘晓健,裘乐淼,张树有. 计算机辅助设计与图形学学报. 2018(12)
[4]五轴多工序加工检测夹具下的误差成本优化分析[J]. 丁杰雄,李菲,吕强,杜丽,王伟. 计算机集成制造系统. 2018(12)
[5]基于FPGA的改进型DDA圆弧插补算法研究[J]. 李蚩行,雷志勇. 国外电子测量技术. 2018(12)
[6]非球头刀单触点宽行加工刀具运动优化方法[J]. 周凯红,唐进元. 计算机辅助设计与图形学学报. 2018(10)
[7]非共轴螺旋后刀面微钻的五轴联动刃磨方法及其钻削性能研究[J]. 张素燕,梁志强,王西彬,周天丰,焦黎,刘志兵,颜培. 机械工程学报. 2018(19)
[8]数控系统中指令点纠正平滑处理算法[J]. 孙树杰,于东,林浒,郎言书,李备备. 小型微型计算机系统. 2018(09)
[9]一种五轴联动数控刀具半径补偿方法[J]. 刘安民,顾礼铎. 科技通报. 2018(05)
[10]辛普森积分法在双NURBS曲线随动插补中的应用[J]. 江本赤,王建彬,苏学满. 机械科学与技术. 2019(01)
硕士论文
[1]分布式多轴运动控制器的设计与实现[D]. 李顺.电子科技大学 2018
[2]NURBS曲线插补的速度前瞻控制算法的研究设计[D]. 张力.中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所） 2014
[3]基于STEP-NC的NURBS曲面刀具轨迹规划[D]. 梁文潮.广东工业大学 2013
本文编号：3137019
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