高速、高精度五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、數(shù)控技術(shù)標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家制造業(yè)的水平，五軸數(shù)控加工技術(shù)又是數(shù)控技術(shù)中最復(fù)雜和最困難的課題。目前五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工技術(shù)研究的前沿方向是面向高速、高精度化。因此，高速、高精度五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工技術(shù)的研究，對(duì)我國(guó)整個(gè)制造業(yè)水平的提高有著深遠(yuǎn)的意義。本文是在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《人機(jī)協(xié)同的車間數(shù)字化制造模式．基于移動(dòng)通訊的車間數(shù)字化助理和掌上數(shù)控研究》(50375043)資助下，對(duì)高速、高精度五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)中核心技術(shù)：刀具軌跡法、數(shù)控插補(bǔ)算法、伺服

2、控制技術(shù)做深入的研究。 論文對(duì)近年米國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)的刀具空間運(yùn)動(dòng)軌跡的規(guī)劃技術(shù)和數(shù)控插補(bǔ)技術(shù)所采用的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡擬合方法進(jìn)行了深入的分析。總結(jié)了線性運(yùn)動(dòng)擬合方法、有理運(yùn)動(dòng)法等刀具運(yùn)動(dòng)軌跡擬合方法的優(yōu)缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，利用NURBS曲線的原理及性質(zhì)，構(gòu)建了一種新的刀具空間運(yùn)動(dòng)軌跡擬合方法，即變節(jié)點(diǎn)矢量雙NURBS樣條擬合算法，簡(jiǎn)稱雙NURBS擬合法。 針對(duì)雙NURBS擬合法，研究了刀具運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃中步長(zhǎng)計(jì)算、干涉種類及避免等關(guān)

3、鍵技術(shù)，提出了一套基于該算法的刀具空間軌跡規(guī)劃方法，并加以仿真試驗(yàn)。仿真試驗(yàn)結(jié)果表明，這種方法所產(chǎn)生針對(duì)自由曲面加工的刀具空間運(yùn)動(dòng)軌跡不僅具有二階以上光滑連續(xù)的特點(diǎn)，而且其軌跡文件的數(shù)據(jù)量較傳統(tǒng)的軌跡規(guī)劃方法有顯著的降低。 根據(jù)給定的數(shù)控機(jī)床進(jìn)給速度曲線，論文中利用級(jí)聯(lián)FIR濾波器技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)加減速控制。將該方法與自適應(yīng)速度控制方法引入三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控插補(bǔ)計(jì)算中去，形成三軸聯(lián)動(dòng)NURBS參數(shù)混合插補(bǔ)算法，并應(yīng)用在自行研制的開(kāi)放

4、式數(shù)控系統(tǒng)中，提高了系統(tǒng)的加工精度和加工效率。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出了五軸聯(lián)動(dòng)NURBS參數(shù)混合插補(bǔ)算法，該算法主要由預(yù)處理、插補(bǔ)計(jì)算、機(jī)床運(yùn)動(dòng)的逆解三個(gè)模塊組成，仿真試驗(yàn)結(jié)果表明五軸聯(lián)動(dòng)NURBS參數(shù)混合插補(bǔ)算法能有效提高五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給速度，減少加工所帶米沖擊，從而能有效的提高五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工的效率與加工精度。 在分析總結(jié)交叉耦合控制發(fā)展歷程、研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，本文針對(duì)自由曲線建立了輪廓誤差模型，利用基于輪廓誤差傳遞函數(shù)