多約束綜合控制的NURBS曲線插補算法及其刀補研究與實現.pdf

1、隨著現代制造業(yè)的快速發(fā)展，NURBS方法作為國際標準化組織（ISO）確定的對工業(yè)產品幾何定義的唯一數學方法，憑借其在復雜幾何造型方面的諸多優(yōu)勢，越來越廣泛應用于CAD/CAM及計算機圖形學等領域。NURBS插補功能成為衡量高檔數控系統(tǒng)的一項重要指標。為了滿足高速高精的現代加工要求，NURBS曲線插補算法及其品質已成為數控系統(tǒng)研究開發(fā)的核心內容之一。目前，圍繞如何實現加工精度和加工效率的協調優(yōu)化控制是NURBS插補算法研究的大趨勢。插補算

2、法的品質主要取決于插補精度與進給速度的合理匹配。為了滿足曲率不斷發(fā)生變化的曲線插補精度要求，需要采用自適應調節(jié)進給速度，然而采用變進給速度則不可避免會產生加減速運動。因此，就需要對變進給速度進行有效的加減速協調控制，以避免導致較大的加速度和加加速度，影響插補運動的平穩(wěn)性。另外，目前CAD/CAM軟件雖支持輸出NURBS格式的曲線形式，但考慮刀具半徑補償的NURBS曲線插補數控系統(tǒng)尚處于研究和發(fā)展階段。
　　為此，本文綜合利用微分幾

3、何原理、S型加減速控制方法、回溯和反向插補策略、開放式數控等理論及技術手段，以及VC++6.0、MATLAB等軟件，對NURBS曲線插補算法提出進一步優(yōu)化方案并探究其在實際加工中的刀具半徑補償功能。具體研究工作如下：
　　（1）建立一種多約束綜合控制的 NURBS曲線插補算法。該算法在分析和總結現有NURBS曲線插補算法的基礎上，綜合考慮曲線幾何特征、機床運動學和動力學性能等對插補的影響，并明確了各約束條件與進給速度的匹配方法。<

4、br>　?。?）建立基于S型加減速控制的運動模型。利用S型加減速控制方法，將回溯和反向插補策略應用到NURBS曲線插補算法中，實現對NURBS曲線插補加減速過程的合理控制，提高插補精度和機床運動的平穩(wěn)性。
　?。?）探究NURBS曲線插補中的二維刀具半徑補償功能實現。根據NURBS的數學特性，結合現有的刀具半徑補償原理，研究NURBS曲線刀具半徑補償過程，并通過仿真軟件實現刀具半徑補償功能，進一步提高NURBS曲線插補的編程柔性和