曲面笔式加工刀位点曲线的实时拟合.pdf

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1、Techn0I。gyand工艺与检测曲面笔式加工刀位点曲线的实时拟合孟书云(南京工程学院自动化学院，江苏南京211167)摘要：针对曲面高速高精度加工问题，给出一种刀位点轨迹实时生成算法。该方法的实现包括曲面上离散刀触点的生成和基于三次非均匀B样条曲线的刀位点轨迹实时高精度拟合两部分。第一部分，由导动曲线和刀触点轨迹的运动学关系，通过计算导动曲线参数，间接得到投影在曲面上的离散刀触点；第二部分。通过合理参数化、构建模长因子等实现刀位点参数曲线的分段实时拟合。仿真实例表明该算法简单易于编程，曲线拟合精度高，适用于自由曲面笔式加工中刀具路径计算与生成，从而满足复杂曲面高性

2、能数控加工需求。关键词：复杂曲面B样条曲线刀位点轨迹中图分类号：TP391．7，TG659文献标识码：AReal—-timegenerationofcutterlocationcurvesforpen-cuttingofsculpturedsurfaceMENGShuyun(SchoolofAutomation，NanjingInstituteofTechnology，Nanjing211167，CHN)Abstract：Aimedatthehighspeedandhighprecisionmachiningofsculpturedsurface，analgorith

3、misproposedonthereal—timegenerationofcutterlocationcurves．Thisalgorithmincludesthegenerationofdiscretecut—tercontactpointsandreal-timehighprecisionfittingofcutterlocationpointsbasedoncubicB_’splinecurves．ThefirststageisthattheparameterofdrivingcurvescanbecalculatedbasedonTaylorseriesexp

4、ansionaccordingtothekinematicsandgeometricrelationbetweencuttercontactlocianddrivingcurves．Thencuttercontactpointsonthesurfacecanbeindirectlyachieved．Thesecondisthatcutterlocationcurvesarefittedsectionbysectionbyrationalparameterizati0nandconstructingmodulegene．Examplesandanalysisresult

5、shaveindicatedthatthealgorithmissimpleandpronetoprogram．Theal-gorithmcanrealizethetoolpathregenerationandsatisfythedemandforthehighprecisionofNCmachi—ning．Keywords：SculpturedSurface；B—splineCurve，ICutterLocationCurve复杂曲面常规加工是将刀位点轨迹处理成大量直加工刀位点轨迹规划，在反求控制定点时涉及求取边线或圆弧组成的加工代码，由CNC系统内简单曲线插界切矢

6、，而拟合曲线对边界条件敏感，选取不当会使拟补功能，生成控制指令来驱动伺服系统。这会使加工合曲线畸变6；Chen等面向三角网格曲面提出了圆弧代码量巨大，机床需频繁加减速以及出现加工表面不样条刀轨生成方法，但仅局限于三角片型曲面的刀路光顺等问题¨。规划。为避免上述问题，Yang等提出了基于离散刀位点针对复杂曲面笔式加工，提出一种刀位点轨迹实的复合刀具路径生成方法；Kang等给出了基于最小时高精度生成算法：根据插补器中读入的曲面、刀触点二乘法的采用B样条精确拟合刀位点轨迹的方法；等几何信息以及刀具、加工余量等工艺信息，用三次B上述方法未提及离散刀位点的来源，同时为达到拟合样

7、条曲线实时重构刀位点轨迹线，来高精度逼近理想的高精度，需进行迭代计算，运算量较大，存在迭代不刀位点轨迹。收敛的可能性。Zhao等利用B3数学模型实现了数控国家自然科学基金项目资助(51175261)；江苏省自然科学基金招标项目(BK2003005)；江苏省南京工程学院引进人才科研启动基金项目资助(KXJ08025)7·工艺与检测Techn010gyandT吲初始导引线和曲面上的自由曲线型刀触点迹线之间亦1曲线数学模型存在一一对应关系。曲面笔式加工以曲面局部区域为加工对象，即刀如图2所示，目的导引线Q(m)和刀触点轨迹线具路径在指定的曲面局部加工区域上