数控加工小线段高速平滑衔接插补算法.pdf

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1、2010年第9期·设计与研究·文章编号：1001—2265(2010)09—0001—05数控加工小线段高速平滑衔接插补算法李小清，朱凯(华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室，武汉430074)摘要：文章导出了连续小线段高速平滑衔接的拐点速度及加速度约束条件，建立了s型曲线加减速算法模型。根据小线段的轨迹特征，对小线段速度进行插补预处理，获得加工过程中的最优进给速度。仿真验证，该算法可以满足CNC加工中连续小线段高速衔接的平滑过渡，提高了加工效率和精度。关键词：小线段；S型曲线；预处理；CNC；高速中图分类号：TH16；TG65文献

2、标识码：AInterpolationArithmeticofSmallLineSegmentsLinkingwithHigh-SpeedSmoothlyinCNCMachiningLIXiao—qing，ZHUKai(StateKeyLabofDigitalManufacturingEquip．&Tech．，HuazhongUniv．ofSci．&Tech．，Wuhan430074，China)Abstract：Inflecxion’Sspeedandaccelerationconstraintsofcontinuoussmalllines

3、egmentswithHigh-speedlinkingsmoothlyarepresented，alsotheS-shapecurveaccelerationanddecelerationalgorithmmodelisestablished．Inordertoachievetheoptimalfeedrateinprocessingspeedinterpolationispretreatedac—cordingtothetrajectorycharacteristicsofasmalllinesegment．Simulationshow

4、sthatthisarithmeticcanmeetthesmoothtransitionwithhigh-speedlinkingofcontinuoussmalllinesegmentsinCNCmachiningimprovingtheprocessefficiencyandtheaccuracygreatly．Keywords：smalllinesegments；S-shapecurve；pretreatment；CNC；hi曲-speedO引言1．1拐点速度约束条件如图1所示，在连续小线段高速加工过程中，当在数控加工中，对于各种工

5、件的轮廓曲线，通常刀具运行到拐点曰附近时，为确保进给过程中小线由CAM系统的后处理器将其按加工精度的要求分段终点不减速或少减速，常用方法是以相邻小线段解成一系列的微小直线段(即用一系列微小直线段夹角为参变量控制衔接处的拐点速度。给定相邻的来逼近轮廓轨迹)，并对每一个微小直线段进行加减两断刀具轨迹AB、BC，假设在AB段上的终止曰点的速插补运算。传统的加减速处理方法是以每一微小速度为在BC段上的起点点的速度为：为直线段为研究对象，并使每段的起始和终止速度都速度矢量的变化量，显然在拐点前后速度大小相等，为零，这势必造成在加工中系统频繁启停、速度

6、缓只是速度矢量的方向发生了变化。．慢、效率低下，加工质量差。针对以上问题，本文建⋯为机床允许的最大加速度，为插补周期，立了小线段高速加工速度、加速度衔接模型，对连续为当前加工小线段长度，O／为拐点前后理论轨迹小线段衔接处的拐点速度及加速度同时进行约束，改变的角度，其大小等于180。减去两线段夹角，0<使刀具轨迹能够高速平滑过渡，同时对小线段速度进行插补预处理，在满足加工精度的情况下，获得加．≤180。。根据三角函数公式可以得出：_[过程中的最优进给速度，最大限度地提高数控加12：2v1sin(／2)工效率。拐点曰处沿，方向施加的加速度：1连

7、续小线段速度、加速度衔接模型0月=1，／T收稿日期：2010—03—26基金项目：国家863高技术研究发展计划项目(2007AA04Z251)。作者简介：李小清(1966一)，男，武汉人，华中科技大学副教授，主要从事数控技术与装备的研究，(E—mail)xqli@mail．hust．edu．cn。·设计与研究·组合机床与自动化加工技术接的平滑过渡。图3为典型的S型曲线加减速的位置、速度、加速度以及加加速度曲线。整个过程分为7段，包含加加速段(I)、匀加速段(Ⅱ)、减加速段(Ⅲ)、匀速运动段(Ⅳ)、减速过程包含加减速段(V)、匀减速段(VI)

8、及减减速段(VII)。图1连续小线段连接处的拐点速度、加速度ⅢmⅡVII由于日点的速度取决于数控系统所能承受的最／Ⅳ＼大加速度A⋯的限制，即0≤A⋯，故：。sin(／2)≤4Tc