双转台五轴数控机床的插补关键技术研究

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1、摘要改革开放30年来，我国经济迅速发展，已成为世界第-N造大国与出口大国，然而却不是制造强国。制约我国向制造强国迈进的一个重要因素是五轴数控技术，它是船舶、航天航空、模具、高精密仪器等民用工业和军工部门迫切需要的重要战略装备。在国家相关政策支持下，我国已具备开发经济型五轴数控系统的能力。然而，在“高速、高精度’’中高档五轴数控系统方面，与国外相比还存在很大差距，仍是我国当务之急要解决的重大任务。其中五轴联动插补算法一直是我国科研人员不易攻克的一大难题，也是世界各数控公司竭力保密的核心技术，该领域相关文献资料很少，基于NURBS曲线的五轴联动插补算法论述更是罕见。本文对这领

2、域的若干关键问题进行了深入、系统的研究，主要的研究工作和学术贡献如下：1．对国内外数控插补技术的研究现状进行了分析，指出插补相关领域存在的问题与难点，提出了满足“高速、高精度"要求的M瓜BS曲线五轴插补算法构思。2．以高速、平稳性、前瞻性的速度处理为目标，对插补前进行加减速处理，提出了三次样条曲线的加减速控制方法，避免了传统方法中加加速度的阶跃性变化对机床造成振动与冲击。同时，指出减速点是插补前加减速控制的难点，并列举了具体解决方法。3．针对五轴数控系统所要求的插补速度快，精度高等问题，采用双NURBS样条代码格式，其增加一个刀轴方位样条，有利于刀轴矢量信息表示与提取；在

3、充分考虑弦长误差与加减速处理的基础上，利用二阶泰勒展开式进行节点参数求解，能快速准确求出各轴的进给增量。4．通过UG／GRIP-"次开发语言生成双NURBS样条代码，与双NURBS样条插补程序实例，验证此方法比传统方法具有明显的优越性，能有效地提高零件／jn-r效率与精度。采用本文提出的NURBS曲线五轴插补算法不仅增强了CNC的插补控制功能，简化了复杂曲面零件的加工编程：在插补运算过程中，还考虑到插补中弦长广东工业大学硕士论文误差和加减速等因素的影响，使零件加工的进给速度能随轮廊曲率的变化而自适应调整，很好地满足了复杂曲面零件的高速高精度加工对插补运算的要求，为最大限度

4、地发挥现代高性能数控机床的优良特性创造了条件。关键词：五轴联动数控：NURBS曲线；插补算法；加减速控制；UG--次开发UABSTRACTABSTRACTThirtyyearsofreformandopening-up，China。Seconomicrapiddevelopment，shebecamethesecondlargestmanufacturingandexportcountryintheworld，butnotthepower．Animportantfactorrestricts0111"courl_trychangetothemanufacturepower

5、,whichisfive—axisCNCtechnology；itisallurgentneedofimportantstrategicequipmentincivilianindustryandmilitaryindustrialsectors，suchastheship，aeronauticsandastronautics，mold，hi曲precisioninstruments．Underthesupportofnationalrelevantpolicies，Chinahasthedevelopmentcapabilitiesofeconomicfive-axis

6、CNCsystern．However,thereisstillabiggapwhenitiscomparedwithforeigncountries’inhighspeedandhi曲precisionofthemiddleandhighlevelfive—axis,SOitbecomeanimportanttaskthatwemustresolveintime．Andfive-axisinterpolationalgorithmisaproblem，whichisdifficulttoovercomebyChina’Sscientificresearchpersonne

7、l，italsoisabestsecretof∞retechnologywiththeworld'sCNCCompanies，thereislittleliteratureinrelevantareas，particularlyisfive—axisinterpolationalgorithmbaseonNURBScurve．Westudyonseveralkeyproblemswithdepthandsysteminthisfield．Themainresearchworkandacademiccontributionasf