复杂母线旋转体工件磨削加工的插补模型及算法研究.pdf

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1、数控加工技术现代制造工程(Mod哪M钏lfactIIriIlgEllgine耐Ilg)2012年第7期复杂母线旋转体工件磨削加工的插补模型及算法研究’蔡宗琰，咎杰，曹侯丽，吴彬，欧阳敏，刘成会(长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室，西安710064)摘要：复杂母线旋转体工件磨削加工是数控磨削加工研究的热点之一。因此。利用圆弧样条插补和圆弧插补相结合的方法，建立复杂母线旋转体工件磨削加工的插补模型和求解算法，设计复杂母线旋转体工件磨削加工的插补方案，分析其加工误差。实例仿真研究验证了插补模型和算法的合理性与可行性。关键词：磨削加工；插补；旋转体工件中图分类

2、号：THl6文献标志码：A文章编号：167l—3133(2012)07—0065—05InterpolatingmodelandaIgor噎tllIIlaboutrotationworkpiece埘th∞mplexge眦ratri】【iIlgrindingCaiZongy扑，zanJie，C∞Ho“，wuBin，0uy锄gMin，“uChe唱hui(Keyhbo豫toryforHigllwayConstⅢcti∞TechnologyandEquipmentofMi血s田ofEducalion，Ch跚g’锄University，Ⅺ’锄7100“，Cllina)A

3、bstrad：The班玎diz唱。f删锄Ialwo虫piecewithcomplex铲删飘lIixjsone0ftllem啷￡imp【咖It弛se缸dl瞄iIICNC鲥nding，Therefbre，wjthtllehelp0fc伽flbi面llgtllearcsphn鹤iIl_Ie础b皿埘tllcircul盯inte‘PolBti∞，tIle珊。del锄dal鲥thm0finterpola．吐蛳for鲥ndillgrot砸on丑王workpiecewitlle0Inpl瓴g衄e砌x黼Bn嚣e8涮．M船nwhne，锄i昀邳d“on80lu60n张Bd髑i卵ed

4、andi协m8tchinger嘣we砖aIlaly玉edf曲删llg删饥la王岫ie。e诵m咖pIex辞眦删hix．hissllowntIlalthemodel0fin-t凹p0蜥onand洒如ritllm8lI鹊∞teda他瑁ti仰【al邪df蕊ble．Ke了words：CNC删ng；interp0Ialion；∞tadonworkpi优eO引言对于具有复杂母线的旋转体零件来说，一般都可以利用参数式表达其母线⋯，而从零件制造的角度来说，在对该曲线进行加工时，必然存在参数式参数的变化与曲线长度变化不同步的矛盾。所以本文采用对曲线参数在其区间内进行均匀分割的等弦

5、高控制方法来减小这一矛盾导致的误差。传统的复杂母线旋转体工件磨削加工多采用机器人技术与机床技术相结合的并联结构形式拉J。本文针对复杂母线旋转体工件磨削加工具有复杂母线的回转体工件问题进行了分析，从工件母线的参数式方程出发，提出了圆弧样条插补和圆弧插补相结合的二次插补模型。这种方法的特点在于充分考虑了三轴联动精密磨床三轴协作的结构、刀具(砂轮)的进给方式以及二者之间的相互配合关系，同时在尽可能短的时间内完成磨削，并将误差控制在允许范围之内。1磨削加工模型的建立1．1建模问题的描述由于加工过程中砂轮只能绕其固定在底座上的旋转轴作旋转运动，而工件可以做三自由度联动。

6、为方便起见，假设工件静止不动，砂轮相对于工件运动．求解刀具(砂轮)刀位点，然后通过机床坐标变换将刀位点变换为机床各运动轴的轴位置，再进行相应插补，从而求出步进电动机所需的各时段的脉冲数量以及脉冲的变化情况。·国家863高技术研究发展计翅资助项目(863-5ll一9lO．403)；中国博士后科学基金(2∞5038243)；长安大学科技发展基金(05动1)2012年第7期现代翩造工程(ModemM姐I妇tllriI．gE嚼IIeeriIlg)1，2磨削点的运动轨迹对于具有复杂母线的旋转体工件。其磨削点的轨迹’31是一条偏置后的曲线。首先，将工件母线按等弦高的控制方

7、法离散化取得一系列型值点Pf(≈，肌)(江1．2，⋯，乃)，过每一个点Pj作一条圆弧，且使相邻圆弧在相邻节点(如只和只+。)的弦平分线上相交并相切，则使整条曲线在各连接点处达到co和C1阶(位置及切线)连续。圆弧段分别过尸1，吃，⋯，P一，P。，过P1及P2的两段圆弧在PlP2弦平分线上相交并相切，从而实现第一次圆弧样条插补，直接输出圆弧信息，避免了用其他拟合方法还需要进行逼近处理带来的误差，然后采用圆弧插补确定每一段圆弧样条上的步长。圆弧样条构造方法H1如图1所示。图l圆弧样条构造方法根据上述圆弧样条插补结果，对于每一圆弧样条建立插补坐标系，原点选在圆弧的圆

8、心，圆弧样条所在坐标系如图2所示‘¨。