数控机床NURBS曲线插补轮廓误差自动控制.pdf

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1、第9期组合机床与自动化加工技术NO．92013年9月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueSep．2013文章编号：1001—2265(2013)09—0092—03数控机床NURBS曲线插补轮廓误差自动控制马方魁，郇极(北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191)摘要：针对伺服滞后对高速高精度数控系统加工精度的影响，在圆弧插补时对工件轮廓误差进行理论分析，在此基础上设计了一种NURBS曲线插补轮廓误差自动控制算法，该算法能简化计算，提高数控系统插补计算的

2、实时性。在给定轮廓误差的条件下对算法进行仿真。仿真结果显示，该算法能有效的根据NURBS曲线的曲率半径实时获取适当的进给速率以控制实际轮廓误差，控制效果比较好，可有效减小数控机床NURBS曲线插补的轮廓误差。关键词：数控机床；NURBS插补；轮廓误差；仿真中图分类号：TH16；TG65；TP391文献标识码：AContourErrorAutomaticControlofNURBSCurveInterpolationinNCMachineTooisMAFang．kui．HUANJi(SchoolofMechanicalEngine

3、ering&Automation，BeiHangUniversity，BeiJing100191，China)Abstract：InordertoreducetheinfluenceofmachiningaccuracywhatwascausedbyservodelayinhighspeedandhighaccuracyCNCmachining，thecontourerrorofworkpieceweretheoreticallyanalyzedincircularinterpolation，andanewautomaticco

4、ntrolalgorithmwasdevelopedfordecreasingthecontourerrorintheNURBSinterpolation．Themethodcouldsimplifythecalculationandimprovetherea1．timeperformanceintheinterpolation，anditwassimulatedinthegivencontourerror．Fromtheresultsofsim—ulation，theactualcontourerrorcouldbecontr

5、olledwhenthefeedvelocitywasobtainedinreal—timeac—cordingtocurvatureradius．ThemethodhadwellcontroleffectivenessandcoulddecreasecontourerorcontrolofNURBScurveinterpolationinNCmachinetools．Keywords：NCmachinetool；NURBSinterpolation；contoureror；simulation目前，不少学者在应用NURBS插补

6、提高加工精0引言度和速度方面进行了各种研究：赵国勇等在考虑在NURBS(Non—UniformRationalB—Spline，非均机床各轴联动时动态性能不一致引起的轮廓误差基匀有理B样条)方法和STEP．NC(StandardforThe础上，提出一种基于NURBS插补器的交叉耦合控制ExchangeofProductmodeldata—NumericalContro1)标方法；潘海鸿等出7段式S曲线加减速全程规划准出现之前，各数控系统和计算机辅助设计／制造的NURBS曲线自适应分段插补算法。(CAD／CAM)厂商所采用的样条

7、曲线表示方法也各目前，高速加工并没有统一、确定的定义，一般不相同，存在着严重的互操作性问题。为实现数控情况下指以高于传统加工5～10倍的加工速度进行系统与CAD／CAM软件之间的双向数据传输，在切削加工。除了采用转速尽可能高的主轴，数控系STEP—NC中，自由曲线曲面均可由NURBS方法来表统应能实时根据被加工零件的刀具轨迹选择最佳的示。GEFANUC、SIEMENS等高档数控系统(如进给速度，在允许的误差范围内以尽可能高的加工FANUC16i／18i／160i、SIEMENS840D／840Di等)均具进给速度产生位置指令。高

8、速加工数控系统中，伺有包括NURBS在内的样条插补功能，UG、CATIA、服滞后引起的误差是影响加工精度的主要因素。MasterCAM等高档CAD／CAM软件也能直接输出为减少由伺服滞后引起的轮廓误差，必须加入一定NURBS刀轨文件。的控制策略。本文在研究圆弧插