基于机床动力学特性的NURBS曲线直接插补的研究

发布时间：2017-03-27 20:02

  本文关键词：基于机床动力学特性的NURBS曲线直接插补的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：NURBS曲线插补功能是高档CNC系统的一项重要功能,也是实现高进给高精度加工的重要方法。在已有研究的基础上,本文提出了基于NURBS曲线局部性态和全局性态以及机床动力学特性的自适应插补算法。这种插补算法的优势在于它充分考虑了与加工有关的各个量,其主要内容包括: 基于凯恩方程,分析了机床进给传动系统的动力学方程。参考目前国内外的研究成果,获取了切削力、摩擦力以及伺服电机驱动力矩与机床运动状态的关系,从而得出了关于机床运动状态的机床动力学约束方程。 分析了NURBS曲线的局部性态,结合机床动力学约束方程和插补精度要求,获取了:插补点处满足插补精度和机床动力学约束方程的最优进给速度;插补点处在一定进给速度下的最大切向加速度和最大切向减速度;预估下一插补段的校验内容。基于二次遗传算法,分析了NURBS曲线的全局性态,即曲率极大值分布,结合曲率极大值点的局部性态和机床动力学约束方程,获取了指导整个插补过程的全局控制信息。 在NURBS曲线局部性态和全局性态以及机床动力学约束方程的联合控制下,实现了满足机床动力学约束方程和插补精度要求的NURBS曲线高进给高精度插补控制,这种插补控制是自适应的。 在上述理论研究的基础上,以C语言为开发平台,实现了NURBS曲线的自适应插补。给定插补实例和相关的机床动力学参数,通过插补程序获取了插补点数据,将数据导入仿真模型,仿真结果验证了实时插补算法的正确性。
【关键词】：机床动力学特性 局部性态 全局性态 自适应插补
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TG502
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-15
• 1.1 本文研究的背景7-9
• 1.2 NURBS直接插补技术的国内外研究概况9-12
• 1.3 本文的主要研究内容12-13
• 1.4 本文的主要研究成果13-14
• 1.5 符号的含义14-15
• 2 数控机床动力学特性分析15-24
• 2.1 引言15
• 2.2 数控机床进给传动系统的动力学方程15-21
• 2.3 数控机床的运动约束条件21-23
• 2.4 本章小结23-24
• 3 NURBS曲线性态分析24-41
• 3.1 引言24
• 3.2 NURBS曲线的含义24-25
• 3.3 NURBS曲线局部性态分析25-32
• 3.4 NURBS曲线全局性态分析32-40
• 3.5 本章小结40-41
• 4 NURBS曲线直接插补41-60
• 4.1 引言41
• 4.2 数控系统插补及NURBS曲线插补概念41-42
• 4.3 NURBS曲线实时插补控制42-51
• 4.4 实时插补算法的误差和效率分析51-53
• 4.5 NURBS曲线插补实例与分析53-59
• 4.6 本章小结59-60
• 5 结论与展望60-62
• 5.1 全文总结60-61
• 5.2 研究展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-67
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文67-68
• 附录2 推导三次NURBS曲线分段的有理表达式68-70

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 郝双晖;宋芳;金立川;宋宝玉;蔡一;;同周期控制NURBS曲线高速高精度插补算法研究[J];机械设计与制造;2010年07期

2 浦艳敏;;关于NURBS曲线插补算法的研究与改进[J];科学技术与工程;2010年07期

3 梁常春;樊留群;易刚;苗壮;;基于Quasi-Hermite空间曲线的插补优化算法研究[J];组合机床与自动化加工技术;2011年04期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 徐荣珍;面向高速加工的NURBS曲线插补及直线电机鲁棒控制技术研究[D];上海交通大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 余森楠;参数曲线曲面的曲率自适应实时插补技术研究[D];大连理工大学;2010年

2 霍亚光;插补方式对数控铣削加工质量的影响[D];长安大学;2011年

3 王海峰;精雕机的开放式数控系统研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

4 刘新山;NURBS曲线插补技术研究及其仿真[D];吉林大学;2007年

5 王彦斌;五自由度混联研抛机床的运动学分析与插补控制[D];吉林大学;2007年

6 尹霞;数控机床插补算法改进研究[D];西华大学;2009年

7 李晓芬;激光切割机高速数据传输及控制算法研究[D];天津理工大学;2009年

8 王佳;NURBS曲线的自适应插补技术研究[D];兰州理工大学;2010年

9 康凯旋;进给率多约束控制的五轴插补技术研究[D];大连理工大学;2012年

10 王强;六自由度工业机器人的运动轨迹插补算法的研究[D];浙江工业大学;2012年

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本文编号：270957