数控机床等弦长拟合优化算法的实现

非圆曲线是数控编程中经常用到的一类复杂轮廓曲线,具有非圆曲线的产品在生产和生活中应用日益广泛,因此高精度、高效率地加工这些轮廓曲线零件,是非常重要的。对非圆曲线进行数控编程的关键之一在于如何提高数控程序的质量,采用等弦长逼近的方法,在允许的加工误差下,提出改进型的等弦长法拟合算法,可避免数控加工程序段过多,确保以最少的直线段来逼进给定的任意非圆曲线,动态显示拟合过程,并且自动生成CNC代码。

并联机床空间曲线等弦长插补算法研究

通过对空间隐式方程曲线、参数方程曲线的插补算法的研究,把等弦长插补算法用于并联机床,用微小直线段拟合曲线。首先根据弦长求出各离散点,并求出其对应杆长,根据相邻两点之间的杆长增量按比例进给。插补无累积误差,从而提高了插补算法的准确性和高效性。

等弦长在异圆中所对的圆心角、弧长比较

相等的弦长在大小不同的圆中所对的圆心角、弧长不同,在大圆中所对的圆心角较小圆中小,大圆中对的劣弧长较小圆中短。

数控加工中NURBS曲线的小线段离散方法

针对将NURBS曲线离散成连续小线段轨迹问题,提出局部等弦长、等弦差、偏转角可控的离散算法.分别对等弦长、等弦差离散算法进行仿真,验证这两种算法的优缺点;结合弦长、弦差和偏转角之间的耦合关系,提出对NURBS曲线进行区域分割,实现离散后的小线段轨迹局部等弦长、等弦差,轨迹相对光顺.利用平面光栅进行实验验证,实验结果表明:利用该算法,离散后的小线段轨迹可以很好地逼近原NURBS曲线,并且保证轨迹相对光顺.

基于PC与运动控制器的开放式数控系统研究与开发

本文对基于PC与运动控制器的开放式数控系统进行了研究,阐述了基于模块化思想构建开放式数控系统软硬件体系的实现方法;针对系统管理软件要求,提出一种继承模块化的同心圆环结构作为系统管理软件的开发模型,开发了具有较高集成度、较低耦合性的系统管理软件;开发了基于运动控制器的二次插补算法,粗插补采用三次B样条曲线等弦长分割插补算法。该数控系统已应用于实际项目中,收到了良好效果。

基于FANUC系统的抛物线参数宏程序编程研究

从抛物线方程入手,介绍了抛物线的数控加工算法,研究非圆曲线抛物线的加工原理,提出了运用等弦长算法进行抛物线插补加工,给出了抛物线的最短走刀路线图,完成典型的车削内孔抛物线车削参数程序的编写和典型铣削抛物线参数程序的编写,方便编程及操作人员快速修改零件参数,提高了编程效率。

自由曲线缝纫轨迹离散的多目标优化方法

二维花样缝纫机普遍存在B样条缝纫线迹离散不均匀的问题,这对缝纫机的高速运行性能及缝纫质量均造成很大影响.分析了缝纫轨迹的离散过程和原理并建立了相应的数学模型.为寻求最优的解决方法,分别分析了用Newton法和二分法求解的可行性与优缺点,最终确定了基于多目标遗传算法的等弦长离散方法.在遗传目标式的构建,编码方式的选取,变异和交叉算子的设计中均兼有降低算法复杂度的考虑,以确保该算法在嵌入式缝纫系统中高效运行.最后针对具体的缝纫花样的离散将该算法和二分法进行对比,证实了该算法的优越性.该算法已成功应用于二维电脑花样机控制系统中,并取得了很好的效果.

机翼蒙皮紧固件快速布点方法研究

飞机机翼蒙皮是一个曲率变化的曲面,蒙皮上分布着大量紧固件。各飞机设计制造企业对紧固件在机翼蒙皮曲面上的布点方法各不同。传统的等空间距布点方法无法对复杂曲面尤其是曲率变化大的曲面进行快速且均匀布点。基于CATIA二次开发的紧固件辅助设计系统,提出了一种可以根据蒙皮的轮廓尺寸大小、紧固件直径等参数,快速确定紧固件位置且均匀分布的方法,即等弦长布点法。借助CATIA二次开发的紧固件辅助系统进行分析,研究在曲率变化较大和较小的情况下等空间距布点法与等弦长布点法的各自特点。得出等弦长布点法是一种可行的紧固件快速布点方法,它适用于曲率变化小或大的复杂曲面的均匀分布,并克服了等空间距布点法无法在曲率变化大的曲面上均匀布点的局限性。

等端切角法加工高次非球面原理及工艺分析

基于Z、X、B三轴联动的数控机床,提出了一种高次非球面的等端切角加工方法,采用等弦长离散非球面型线,并保持端切角恒定来计算数控机床的运行轨迹。等弦长可避免非球面型线因斜率变化引起的加工误差,等端切角加工方法保证磨头同一工作点完成工艺过程,提高加工精度和工艺稳定性。另外,通过编程模拟了等端切角法加工高次非球面的工艺过程,分析了端切角δ和距离C对机床工艺行程的影响,并指出两个参数的选取应使机床工艺行程满足:不存在磨头与工件之间的物理干涉;不存在Z、X向导轨和B轴的反向运行,避免将传动间隙误差引入到工件中;运行控制点的步距不得小于设备运行精度,避免机床跨点突进产生棱带误差;机床运行的工艺行程应尽量小以提高加工效率。因磨头磨损带来的加工误差,可通过磨头修锐或使用磨损边缘点作为工作点并重新编制数控加工程序来消除。

三次参数样条插补精度的主要影响因素分析

分析了采用等弦长方法插补三次参数样条曲线时,进给速度因素和曲率半径因素对插补精度的影响,利用曲线拟合方法分别得出了插补轮廓误差E与进给速度F、曲率半径R之间的函数关系式E=E(F)和E=E(R)。在E(F)中F2的贡献最大;但当曲率半径较小时,随R的减小,一次、常数的影响明显增加,在高精度加工中不可忽略;在E(R)中R-1项贡献最大;曲率半径R不变时,R-1项的贡献率随进给速度的增加而扩大。采用该算法,根据给定的误差要求,可精确计算出满足精度要求的最大进给速度Fmax和最小曲率半径Rmin。