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

1、數(shù)控技術(shù)標(biāo)志著一個國家制造業(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)動數(shù)控加工技術(shù)的研究，對我國整個制造業(yè)水平的提高有著深遠的意義。本文是在國家自然科學(xué)基金項目《人機協(xié)同的車間數(shù)字化制造模式．基于移動通訊的車間數(shù)字化助理和掌上數(shù)控研究》(50375043)資助下，對高速、高精度五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)中核心技術(shù)：刀具軌跡法、數(shù)控插補算法、伺服

2、控制技術(shù)做深入的研究。 論文對近年米國內(nèi)外出現(xiàn)的刀具空間運動軌跡的規(guī)劃技術(shù)和數(shù)控插補技術(shù)所采用的刀具運動軌跡擬合方法進行了深入的分析。總結(jié)了線性運動擬合方法、有理運動法等刀具運動軌跡擬合方法的優(yōu)缺點。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動軌跡擬合方法，即變節(jié)點矢量雙NURBS樣條擬合算法，簡稱雙NURBS擬合法。 針對雙NURBS擬合法，研究了刀具運動軌跡規(guī)劃中步長計算、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。仿真試驗結(jié)果表明，這種方法所產(chǎn)生針對自由曲面加工的刀具空間運動軌跡不僅具有二階以上光滑連續(xù)的特點，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)控機床進給速度曲線，論文中利用級聯(lián)FIR濾波器技術(shù)實現(xiàn)對數(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)動數(shù)控插補計算中去，形成三軸聯(lián)動NURBS參數(shù)混合插補算法，并應(yīng)用在自行研制的開放

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，進一步提出了五軸聯(lián)動NURBS參數(shù)混合插補算法，該算法主要由預(yù)處理、插補計算、機床運動的逆解三個模塊組成，仿真試驗結(jié)果表明五軸聯(lián)動NURBS參數(shù)混合插補算法能有效提高五軸聯(lián)動數(shù)控機床進給速度，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)