自由型曲線曲面直接插補技術研究.pdf

1、隨著機械制造、自動控制、微電子、數(shù)據(jù)處理等技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的數(shù)控技術即將被新的、開放式的數(shù)控技術所取代。在數(shù)控系統(tǒng)中，插補功能的優(yōu)劣直接影響了對CNC控制系統(tǒng)整體性能的評價。在現(xiàn)代制造業(yè)中，對曲面加工的需求和質量要求不斷提高，而傳統(tǒng)的以直線、圓弧為代表的插補技術，已經(jīng)遠遠不能滿足這一需求，因此，需要研究新的自由型曲線曲面插補技術，來改善零件的加工效率和加工質量，以適應現(xiàn)代數(shù)控技術的發(fā)展要求。 NURBS(Non-Uniform

2、Rational B_Spline)由于其良好的數(shù)學特性，被國際標準化組織規(guī)定為產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的一個國際標準，并且在CAD領域，NURBS已得到較好的應用。因此，研究以NURBS為代表的自由型曲線曲面插補技術成為一種必然選擇。 本文在深入研究NURBS曲線曲面構成方法及其性質的基礎上，介紹了曲線曲面的參數(shù)矢量確定方法和控制點反算算法，對NURBS基函數(shù)迭代算式進行了簡化處理，提出了一種具有實時前瞻功能的NURBS動態(tài)插補方法，該算

3、法能夠在滿足精度要求的前提下，綜合考慮電機性能和曲線曲率變化，使得加工步長平緩連續(xù)變化，并且能前瞻減速段的開始位置，在到達曲線終點之前及時減速，使加工過程中的機床震動小，防止零件過切。 在曲面加工中，刀具不可能遍歷整個待加工曲面，而只能沿著曲面上的一些有限的曲線軌跡運動。因此，曲面加工中，需要確定刀具運動的這些曲線軌跡。文中介紹了常見的幾種刀具軌跡生成方法，并對它們的應用條件和優(yōu)劣進行了對比。針對常見的兩種不同的曲面形狀，文中采

4、用了不同的方法進行處理。對于兩軸半曲面，采用傳統(tǒng)的固定導軌偏置距離的方法進行刀具軌跡規(guī)劃；而對于三軸曲面，則根據(jù)精度要求，采用計算得到的刀軌來求得隨著曲率變化而不斷變化的參數(shù)步長值，在滿足精度要求的前提下，達到一種刀具軌跡的最優(yōu)化設計，在曲率大的地方，刀軌較密，曲率小的地方，刀軌較疏，能夠最大程度的協(xié)調曲率與效率的關系，使其能夠在最短的時間內，加工完整張曲面。 根據(jù)NURBS插補原理和文中介紹的插補方法，采用Visual C++