小线段高速加工速度衔接数学模型

以直线加减速为例,导出了衔接进给速度的全部约束条件,建立了小线段高速加工速度衔接数学模型.以进给速度最大为目标,提出了一种求解衔接进给速度近似最优解的新方法.该方法以给定的最大预处理段数为条件,能够根据小线段路径的具体形状和长短,在指定的最大预处理段范围内寻找最优解.仿真结果表明,本数学模型和求解方法能实现进给速度的高速衔接,从而大大提高加工效率.

多轴联动木工雕刻机加工速度衔接的研究与仿真

开展了基于多轴联动数控技术的木工雕刻机加工过程的研究,针对雕刻控制系统中多段直线轨迹的速度衔接效率问题,提出了任意多轴联动速度衔接算法。该算法在以当前段和前段速度、加速度、位移等条件为约束的同时,不再将加速度设为常量,而是允许将段间速度变化量独立设置。在此基础上求解每一段的初速度和末速度,并通过多次迭代使前后衔接速度收敛到最优。本算法提高了运动效率并简化了计算,特别适合于步进电机驱动的数控系统雕刻机。最后针对五轴联动木工数控雕刻机实际运动轨迹,与传统速度衔接算法进行了对比,验证了本算法的有效性。

高速加工中小线段速度衔接控制新算法研究

为了避免在高速加工中微小轨迹段转角处速度过大导致加速度超过限制,提出了一种实时的小线段速度衔接软件控制新算法。该算法根据线段转角处速度和加速度约束求取转角速度,通过分析转角速度和线段长短对线段进行链接处理,由线段链间速度衔接模型算出线段链最佳衔接速度,最后对线段链施加相应的运动学曲线规划。实例表明改进后的算法取得较高的加工效率,有效地减少了工件形状在转角处的加工误差。

车磨复合数控系统的编译器与衔接速度算法的研究与实现

针对复合型车磨数控系统的特点,本文介绍的编译器在传统NC程序编译的基础上增加了编译缓冲、指令分流、并行编译、构建编译、语句编译等功能,有效地提高了NC程序的编译效率;同时,本文阐述了车磨复合数控系统在切削加工过程中,采用高速衔接方式时编译器的衔接速度算法,与传统的连续平滑过渡模式或减速到零模式相比,该算法极大地提高了系统的加工效率和精度。试验结果表明,该编译器具有良好的可移植性和较强的译码功能。

一种优化轨迹段间衔接速度的自适应前瞻控制

为实现数控系统中轨迹段的高速高精加工,提出一种优化轨迹段间衔接速度的自适应前瞻控制算法。在传统轨迹段间速度衔接模型的基础上,该前瞻算法增加了非对称S曲线加减速控制的轨迹长度约束,并根据相邻两段轨迹的长度变化,自适应规划出轨迹段间的最优衔接速度。通过自主开发的x-y数控系统平台进行验证,综合加工性能试验的加工精度可以达到?0.6 mm,加工效率提高9.8%。结果表明所提出的自适应前瞻算法可避免回溯计算转接点速度时计算量显著增加这一问题,并在加工过程中减少大量微小轨迹段的进给轴频繁启停,从而使相邻轨迹段间衔接速度平滑性、加工效率和加工精度方面相对于传统前瞻算法都有明显提高。

CNC自适应速度前瞻控制算法的研究

在数控加工过程中进给速度发生频繁的变化,不但对机床产生很大的冲击,降低加工精度,而且大大降低了加工效率。为了避免这种情况,本文提出了一种基于实际加工路径曲率的自适应前瞻的速度控制算法。首先通过建立数学模型导出衔接进给速度的约束条件,确定前瞻路径段的起点和终点处的最优进给速度,根据最优速度的变化情况决定数控加工过程中最优的前瞻的距离以及线段的衔接速度,以此实现微小线段之间的进给速度的高速衔接。

高速装备前瞻自适应速度优化算法

为了实现高速加工中进给速度的高速衔接,避免因加速度突变导致对数控设备的冲击,提出了一种基于插补前S曲线加减速的前瞻自适应速度优化算法。该算法能够根据加工段的过渡情况自动调节预读段数。以进给速度最大化为目标,在预读段衔接进给速度限制和加工过程平滑减速的约束条件下,根据离散化S曲线加减速规律求解最优衔接进给速度。将求得的最优衔接进给速度作为相应加工段的实际末速度,来实现加工段的速度控制。给出了该算法在高速数控系统中的实现方法,并在管切割数控系统中得到了应用。实验结果表明,该算法能够实现进给速度的高速、平滑衔接,满足高速加工的要求。

NURBS双向插补中改进的误差圆整策略研究

介绍了目前复杂曲线加工的现状,以及利用NURBS曲线进行复杂曲线加工的优势,同时提出了对NURBS曲线双向插补过程中正反向减加速阶段以及匀速阶段一种改进的误差圆整的算法。对NURBS曲线进行实时的双向插补时,在双向的加速度到达最大之前,插补数据正向输出,反向储存,经过这个阶段以后,需要对剩余的弧长进行正向速度规划和插补,包括S曲线加减速算法中的减加速阶段,匀速阶段,加减速阶段,经过前一阶段插补,三个阶段对应的时间T3、T4、T5已经计算获得,然而,无法保证T3、T4、T5的总和是插补周期T的整数倍,即存在圆整误差问题。传统的圆整误差算法满足了位移补偿要求,而将位移误差控制在可允许范围即1e-5mm之内,仅仅满足了插补速度平滑衔接的必要条件,还要考虑插补过程的加速度。因此,提出了一种NURBS双向插补中改进的误差圆整策略,并对其进行仿真。仿真结果表明该算法可以实现速度加速度满足了机床的约束且位移误差控制在了允许范围之内的同时,插补进入匀速阶段以后加速度可以过渡为零,并且大大提高了整个插补过程速度过渡的平滑性。

一种适应插补离散化特性的微线段直接插补算法

由于插补的离散化特性,微线段内很难实现梯形速度控制,并存在最后一个插补点与线段终点不重合问题。提出一种新的算法,以连续微线段为研究对象,从两端向中间进行线段端点速度前瞻,然后在预定点进行速度衔接处理。速度前瞻通过正向规划和反向验证使拐点速度达到最大,从而规划出微线段端点速度。根据微线段的端点速度和长度调用基于变插补周期的线段内速度规划,完成整个速度处理。仿真结果表明:该算法能够实现离散插补过程的梯形加减速并消除了插补残余长度。

综合多约束条件优化连续轨迹前瞻算法

针对现有连续轨迹插补算法在加工过程中会出现法向加速度和轨迹误差超限现象,导致加工效率及加工精度低等问题。为此,提出一种基于综合多约束条件(Comprehensive multi-constraints,CMC)和前瞻技术的优化连续轨迹前瞻算法。该算法先用弓高误差和法向加速度作为约束限制圆弧加工的最大进给速度;综合运动矢量关系、系统动力学性能和轨迹段长等约束条件,计算获得最优的轨迹段间衔接点速度;根据速度前瞻控制与非对称S曲线加减速控制实现对轨迹段间衔接进给速度的平滑处理。试验验证结果表明,所提出的前瞻插补算法输出的法向加速度和轨迹误差不超过系统给定的最大值、合速度平滑过渡、运动轴速度不存在突变,且全程范围内插补输出的轨迹误差最大值小于系统给定的最大弓高误差值;在保证加工效率的同时,提高加工平滑性及加工精度。