[發明專利]一種考慮加工特性的NURBS直接插補方法及裝置

有效

• 申請號: 201410582776.9
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN104281099A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 胡自化;李業鵬;徐韜智;秦長江
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: G05B19/4103
• 分類號: G05B19/4103
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于數控加工技術領域，具體涉及一種考慮加工特性的NURBS直接插補方法及裝置。

背景技術

數控技術是現代制造技術中非常關鍵的環節之一，高速、高精度的數控加工系統在國民經濟發展和國防建設中占有很重要的地位。目前，傳統的數控系統在加工復雜型面零件時，一般是先將刀具的加工路徑離散成大量直線段，然后再對零件進行線性插補加工，這種加工方式難以保證加工速度和加工精度，機床容易產生沖擊和顫振，直接影響零件的加工質量和效率。?NURBS（非均勻有理B樣條）曲線作為一種具有強大形狀控制能力的參數曲線曲面描述方法，因而得到了廣泛的應用。目前，隨著加工制造業的不斷發展，對高速高精的加工要求也越來越高，NURBS直接插補技術逐漸在數控機床中占據著越來越重要的地位。

目前，國內外只有少數高檔數控系統才具有NURBS直接插補功能，如FANUC、SIEMENS，三菱等。因此，對?CNC?添加?NURBS?曲線曲面插補功能，研究基于?PC?開放式數控系統，利用?PC?強大的計算能力，實現?NURBS?曲線曲面高速高精度的實時插補，具有很大的工程研究價值。當前，NURBS曲線插補作為前沿技術，高精高效的NURBS插補方法一直還沒有統一的最佳解決方案。現階段NURBS曲線插補存在的主要問題集中在以下幾個方面：現有插補算法對機床驅動系統特性考慮甚少，或是注重在對合成速度、加速度曲線的控制上，進給軸運動學分量的限制以及加加速度的限制尚未納入插補約束之中，加工過程中運動的平穩性無法得到很好的保證；另外缺乏對刀具路徑幾何特性的考慮，在獲取高效率和高精度兩者良好匹配方面還存在著一些不足，綜合協調控制能力還有待加強。

發明內容

鑒于現有技術存在的不足之處，本發明提供一種考慮加工特性的NURBS直接插補方法及裝置，建立一種能同時滿足最大弓高誤差、弓高誤差冗余、機床加/減速能力、單軸加速度限制、曲率特性、加加速度Jerk限制、實時性等多約束的插補算法，并基于開放式數控系統結構實現NURBS曲線直接插補功能。本發明能滿足多約束條件，改善小曲率情形的加工效率，進一步增強了對加工效率和加工質量的協調控制能力，可有效的避免機床顫振或系統振動。

為解決上述問題，本發明所采用的技術方案是：一種考慮加工特性的NURBS直接插補方法及裝置，包括以下三個步驟：建立預插補處理模塊、離線速度規劃模塊、實時插補裝置模塊。

所述的預插補處理模塊包括以下幾個子步驟：

1）由給定的刀具路徑插補曲線數據，計算下一插補點間等弓高誤差插補參數增量△u?_i,1，以及恒定進給速度插補參數增量△u?_i,2；

2）由當前插補點參數計算曲率k_i，，曲率半徑ρ_i，其中ρ_i=1/k_i；