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圆锥样条合成矢量插补及C机能刀补

王涛  
【摘要】: 插补精度是数控系统的重要指标之一,插补算法的好坏决定着数控系统的性能优劣。传统的插补算法多以直线、圆弧为主要插补对象,随着椭圆、抛物线等圆锥曲线在数控加工中越来越多的应用,简单的直线或圆弧插补算法已不能满足现代高精度数控加工的要求。圆锥样条由彼此相邻圆锥曲线首尾连接组成,目前已成为CAD系统中对复杂型工件的通用描述形式。采用圆锥样条拟合工件轮廓,可以保证拟合曲线具有更小的拟合误差。本文研究了适合圆锥样条加工的通用合成矢量插补算法,并在此基础上解决了圆锥曲线衔接处的尖角和内角自动过渡问题。圆锥样条合成矢量插补及C机能刀补主要内容包括: (1)综述了数控插补技术及C机能刀补技术的国内外研究现状,从机床用户的角度分析了圆锥样条合成矢量插补及C机能刀补关键技术研究的必要性。 (2)在数控差分插补算法的基础上,通过构建矢量圆,对圆锥样条的数控加工轨迹进行矢量分析,研究了适合直线(退化的圆锥曲线)、圆弧、椭圆、双曲线、抛物线等圆锥曲线数控加工的通用插补算法,分析了圆锥样条合成矢量插补算法的数控加工余量等问题。 (3)全面分析了圆锥曲线衔接处25种可能出现尖角、内角的情况,在圆锥样条合成矢量插补理论的基础上,提出了圆锥样条数控加工中的尖角、内角自动过渡算法,解决了圆锥样条C机能刀补涉及的问题。 (4)建立反向坐标系,研究了圆锥样条数控加工反向插补算法,解决了加工过程中的过象限问题。通过建立插补数学模型,对圆锥样条差分插补算法、合成矢量插补算法的误差进行了分析。 实验证明,圆锥样条合成矢量插补算法具有较高的插补精度。


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