NURBS曲线在等离子弧表面处理中的应用

【摘要】：等离子弧表面处理技术作为一种先进的高能束表面处理技术,由于具有节能环保,大幅提升工件表面性能的诸多优势,其应用范围越来越广泛。实际加工中,为了保证等离子弧表面处理的质量,等离子弧发生器与工件表面的间距需保持在一合理范围内。为满足这种工艺要求,等离子弧处理异形工件时,需要对等离子弧发生器的运动轨迹进行合理规划。针对等离子弧表面处理异形工件的实际需要,本文提出了一套适用于等离子弧高精度数控加工的圆弧轨迹算法。有时工程现场由于客观条件的限制,难以实现等离子弧高精度数控加工,为能在现场采用等离子弧处理异形工件,本文设计了一套随动机构,企图实现等离子弧表面处理的现场随动加工。关于异形工件等离子弧高精度数控加工,首先由CAM软件离散得到大量的数据点,依据小线段夹角和相邻小线段长度比的限制条件,对数据点集进行划分;根据三个连续相邻小线段夹角的限制条件,对问题点进行识别和删除,进而得到可靠的数据点列。其次,在模糊划分离散点集的基础上,提出了一种从得到的数据点列中自适应选取基本插值点的算法,并根据离散点集的曲率信息选取出另一部分基本插值点,用这两部分基本插值点构造初始NURBS曲线,对初始NURBS曲线通过迭代方法不断提高NURBS曲线精度的过程中,提出了一种“三点换两点”的控制点改进算法。最后,利用双圆弧样条拟合NURBS曲线,并比较了自适应划分双圆弧段数所要用到的二分法和最长步长法。出于现场大型异形工件加工的工程需要,根据等离子弧表面加工的原理自行设计了一套等离子弧随动机构,在对该机构进行精度分析、受力分析及原型样机运行实验的基础上,利用杠杆原理改进了原随动机构的万向轮连接部件,结果表明改进型随动机构符合曲率半径大于165mm大型异形工件的加工要求。