驱动特性约束的加工路径拐角光顺方法研究
发布时间：2021-05-14 09:51
随着航空航天、汽车制造、精密机械等领域的快速发展,复杂曲线曲面的拐角光顺技术在高速高精度加工中起着越来越重要的作用。用于实际加工的刀具路径通常是在理论曲线上按照给定的加工精度离散得到的一系列刀位点,由离散刀位点组成的线性路径得益于算法的简单方便,对复杂曲线曲面有很强的适应性,被广泛应用于高速加工。但是,线性轨迹通常在拐角处斜率和曲率是不连续的,这将不可避免出现进给率波动和表面加工质量下降等现象。拥有曲率连续的刀具路径是高速高精度加工的基础,本文在构造光顺路径计算插补点时综合考虑了曲率连续（G2连续）、逼近误差,和机床驱动特性等因素。针对三轴数控加工,提出了一种基于双三次Bezier曲线的外接局部插补方法。首先,借助凸包性质确定出满足最大逼近误差要求的过渡曲线的控制点所在线段的位置;然后在G2连续和线段长度约束下反算出过渡曲线的控制点;最后,根据求出的控制点得到最终用于路径光顺的双3次Bezier曲线。仿真结果显示,该方法与内接光顺方法相比,在常速加工下,能有效减少分轴加速度波动,提升机床的运动性能。该方法与传统的点到点加工方式相比,加工效率提...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究的背景与意义
1.2 线性路径高速高精度加工的实现方法
1.2.1 轨迹光顺技术
1.2.2 速度规划技术
1.2.3 样条插补技术
1.3 论文主要内容
2 三轴线性路径外接局部插补方法
2.1 Bezier曲线基本原理
2.2 基于三次Bezier曲线的插补路径构造
2.2.1 三次Bezier曲线的构造
2.2.2 线段长度约束
2.2.3 近似误差约束
2.3 本章小结
3 五轴线性路径外接光顺方法
3.1 B样条曲线基本原理
3.2 五轴线性路径中拐角光顺
3.2.1 双三次B样条曲线
3.2.2 过渡曲线控制点的配置形式
3.2.3 在长度约束下的比例调节算法
3.3 五轴线性路径中刀轴方向的光顺
3.4 本章小结
4 进给率规划与混合路径插补
4.1 进给率规划
4.2 混合路径插补方法
4.2.1 参数化轨迹插补原理
4.2.2 计算插补点
4.3 本章小结
5 仿真与实验验证
5.1 三轴线性轨迹拐角光顺
5.1.1 多边形线性轨迹仿真验证
5.1.2 叶型线性轨迹仿真验证
5.1.3 蝴蝶线性轨迹仿真与实验验证
5.2 五轴线性轨迹拐角光顺仿真验证
5.2.1 二维菱形路径光顺
5.2.2 五轴线性路径单个拐角光顺
5.2.3 五轴线性路径多个拐角光顺
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于单位球面生成的等距双NURBS刀具路径规划[J]. 张守军,张立强,张君. 轻工机械. 2015(03)
[2]基于G2连续Bézier曲线的刀具轨迹压缩算法[J]. 赵晟,毕庆贞,王宇晗,石璟,刘钢. 上海交通大学学报. 2014(05)
[3]数控加工中的二次曲线拟合与最优插补控制算法[J]. 张梅,闫伟,袁春明,王定康,高小山. 中国科学:信息科学. 2011(11)
[4]国产数控机床及其关键技术发展现状及展望[J]. 刘强,李冬茹. 航空制造技术. 2010(10)
[5]NURBS曲线的平滑自适应插补算法研究[J]. 邬再新,王佳,唐翠萍. 科学技术与工程. 2010(04)
[6]高速加工中速度规划算法的研究与实现[J]. 盖荣丽,林浒,郑飂默,黄艳. 小型微型计算机系统. 2009(06)
[7]NURBS曲线高速高精度插补及加减速控制方法研究[J]. 李思益,罗为. 计算机集成制造系统. 2008(06)
[8]三次多项式型微段高速加工速度规划算法研究[J]. 冷洪滨,邬义杰,潘晓弘. 计算机集成制造系统. 2008(02)
[9]数控系统的直线和S形加减速研究[J]. 陈友东,王田苗,魏洪兴,潘月斗. 中国机械工程. 2006(15)
[10]数控加工运动的平滑处理[J]. 张得礼,周来水. 航空学报. 2006(01)
博士论文
[1]高性能数控系统若干关键技术的研究[D]. 冷洪滨.浙江大学 2008
[2]数控系统的插补算法及加减速控制方法研究[D]. 赵巍.天津大学 2004
本文编号：3185438
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究的背景与意义
1.2 线性路径高速高精度加工的实现方法
1.2.1 轨迹光顺技术
1.2.2 速度规划技术
1.2.3 样条插补技术
1.3 论文主要内容
2 三轴线性路径外接局部插补方法
2.1 Bezier曲线基本原理
2.2 基于三次Bezier曲线的插补路径构造
2.2.1 三次Bezier曲线的构造
2.2.2 线段长度约束
2.2.3 近似误差约束
2.3 本章小结
3 五轴线性路径外接光顺方法
3.1 B样条曲线基本原理
3.2 五轴线性路径中拐角光顺
3.2.1 双三次B样条曲线
3.2.2 过渡曲线控制点的配置形式
3.2.3 在长度约束下的比例调节算法
3.3 五轴线性路径中刀轴方向的光顺
3.4 本章小结
4 进给率规划与混合路径插补
4.1 进给率规划
4.2 混合路径插补方法
4.2.1 参数化轨迹插补原理
4.2.2 计算插补点
4.3 本章小结
5 仿真与实验验证
5.1 三轴线性轨迹拐角光顺
5.1.1 多边形线性轨迹仿真验证
5.1.2 叶型线性轨迹仿真验证
5.1.3 蝴蝶线性轨迹仿真与实验验证
5.2 五轴线性轨迹拐角光顺仿真验证
5.2.1 二维菱形路径光顺
5.2.2 五轴线性路径单个拐角光顺
5.2.3 五轴线性路径多个拐角光顺
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于单位球面生成的等距双NURBS刀具路径规划[J]. 张守军,张立强,张君. 轻工机械. 2015(03)
[2]基于G2连续Bézier曲线的刀具轨迹压缩算法[J]. 赵晟,毕庆贞,王宇晗,石璟,刘钢. 上海交通大学学报. 2014(05)
[3]数控加工中的二次曲线拟合与最优插补控制算法[J]. 张梅,闫伟,袁春明,王定康,高小山. 中国科学:信息科学. 2011(11)
[4]国产数控机床及其关键技术发展现状及展望[J]. 刘强,李冬茹. 航空制造技术. 2010(10)
[5]NURBS曲线的平滑自适应插补算法研究[J]. 邬再新,王佳,唐翠萍. 科学技术与工程. 2010(04)
[6]高速加工中速度规划算法的研究与实现[J]. 盖荣丽,林浒,郑飂默,黄艳. 小型微型计算机系统. 2009(06)
[7]NURBS曲线高速高精度插补及加减速控制方法研究[J]. 李思益,罗为. 计算机集成制造系统. 2008(06)
[8]三次多项式型微段高速加工速度规划算法研究[J]. 冷洪滨,邬义杰,潘晓弘. 计算机集成制造系统. 2008(02)
[9]数控系统的直线和S形加减速研究[J]. 陈友东,王田苗,魏洪兴,潘月斗. 中国机械工程. 2006(15)
[10]数控加工运动的平滑处理[J]. 张得礼,周来水. 航空学报. 2006(01)
博士论文
[1]高性能数控系统若干关键技术的研究[D]. 冷洪滨.浙江大学 2008
[2]数控系统的插补算法及加减速控制方法研究[D]. 赵巍.天津大学 2004
本文编号：3185438
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3185438.html
