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高速雕刻機數控插補技術的研究
閱讀：1823 發(fā)布時間：2012-9-29
數控系統(tǒng)是數控雕刻機的控制核心,其中軌跡插補及速度控制功能的強弱、性能優(yōu)劣直接關系到雕刻機的運動控制性能,對數控雕刻機的加工質量與加工效率具有直接影響,對高速雕刻機尤為重要。本文針對高速雕刻機經濟型數控的需求和特點,對直線與圓弧插補中的平穩(wěn)變速控制、NURBS曲線插補和刀具補償等相關算法進行研究,主要工作和成果如下:
（1）研究了直線與圓弧插補的S形平穩(wěn)升降速控制算法,針對時間分割法插補由于脈沖化產生的位移、速度波動,提出了位移、速度與時間三者“綁定”的速度控制思想,有效改善了加工的平穩(wěn)性。
（2）針對復雜型面的數控編程生成的大量微小直線段的連續(xù)加工問題,提出了圓弧過渡算法,能在滿足給定加工精度的同時提高加工效率,為解決微小線段高速加工問題提供了一條有效的途徑。
（3）提出一種簡單而實用的NURBS曲線快速自適應插補算法,綜合考慮機床的實際加工能力、加工過程中運動軌跡的局部特征和全局特征,實現加工速度的自適應柔性變化,使曲線加工更、更平穩(wěn)。
（4）在綜合分析現有刀具補償技術的基礎上,采用了C刀補圓弧過渡的思想進行銜接,在簡化算法的同時提高了加工的平穩(wěn)性。上述算法已集成于自行開發(fā)的DSP數控平臺上進行了驗證。仿真和實驗均證明了論文算法的有效性。本文算法對其它數控機床、機器人等高速高精度運動控制具有借鑒作用。
數控雕刻機機床身是由厚壁鋼管構造而成。床身經過有限元分析（FEA）和設計，為機床提供了一個剛硬穩(wěn)定的加工平臺并且所有床身部件在床身加工前就已經消除應力。
（1）研究了直線與圓弧插補的S形平穩(wěn)升降速控制算法,針對時間分割法插補由于脈沖化產生的位移、速度波動,提出了位移、速度與時間三者“綁定”的速度控制思想,有效改善了加工的平穩(wěn)性。
（2）針對復雜型面的數控編程生成的大量微小直線段的連續(xù)加工問題,提出了圓弧過渡算法,能在滿足給定加工精度的同時提高加工效率,為解決微小線段高速加工問題提供了一條有效的途徑。
（3）提出一種簡單而實用的NURBS曲線快速自適應插補算法,綜合考慮機床的實際加工能力、加工過程中運動軌跡的局部特征和全局特征,實現加工速度的自適應柔性變化,使曲線加工更、更平穩(wěn)。
（4）在綜合分析現有刀具補償技術的基礎上,采用了C刀補圓弧過渡的思想進行銜接,在簡化算法的同時提高了加工的平穩(wěn)性。上述算法已集成于自行開發(fā)的DSP數控平臺上進行了驗證。仿真和實驗均證明了論文算法的有效性。本文算法對其它數控機床、機器人等高速高精度運動控制具有借鑒作用。
數控雕刻機機床身是由厚壁鋼管構造而成。床身經過有限元分析（FEA）和設計，為機床提供了一個剛硬穩(wěn)定的加工平臺并且所有床身部件在床身加工前就已經消除應力。
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