面向微线段高速加工的拐角曲线过渡插补算法

针对微小线段高速加工的需求,在分析现有微小线段转接过渡算法不足的基础上,通过建立拐角曲线过渡矢量模型,探讨轮廓加工精度、相邻线段长度和夹角以及过渡曲线弧长和最大曲率之间的关系。并以此为基础,提出一种基于拐角曲线过渡的微小线段插补算法。该算法根据上述模型确定出相邻线段间既符合轮廓加工精度和微小线段自身长度,又满足转接处曲率连续的拐角过渡曲线,以此来提高相邻线段间的转接速度;计算出受弦高误差和机床机械特性限制的加工速度极小值点以及该点所允许的最大加工速度;通过对相邻速度极小值点间的加工速度进行自适应调整,以提高微小线段的整体加工速度。研究结果表明,该算法可有效地提高相邻微小线段间的转接速度,并大大缩短整体加工时间。该算法已成功地应用于高速雕铣机数控系统中。

基于Cardinal样条曲线的自适应前瞻插补算法

数控加工中的连续微小直线段的加工,主要是通过微段间连接处的速度来制约加工速度,在满足加工精度和加速度的前提下,要尽可能提高加工速度。为了减少加速度震荡,采用Cardinal样条曲线过渡的方式,通过建立拐角曲线过渡矢量模型,得出弦高误差、相邻线段长度和夹角以及过渡曲线弧长和最大曲率之间的关系,从而确定满足条件的拐角过渡曲线,并通过弦高误差和机床机械特性以及曲率确定所允许的最大加工速度。同时给出了一种基于S型加减速的自适应前瞻算法,从而实现了微段间速度的高速衔接。仿真结果表明,该算法能够提高相邻线段间的转接速度,实现速度和加速度的平滑过渡。