论文部分内容阅读
数控插补是数控系统控制部分的核心，影响数控机床加工精度和加工速度。目前复杂曲面通过离散成大量微小直线段进行加工，而线段连接处的速度突变限制了加工速度。空间刀补功能是高档数控机床的指标之一，国外数控系统已经实现空间刀补功能，但是核心算法对用户保密。影响该功能实现的难点在于空间刀具半径补偿向量的恢复与计算。广义Stewart平台有多种构型，它的奇异位形分析对并联机床的研究具有重要意义。
本文针对以上问题做了如下工作：
(1)提出了多周期拐角过渡插补算法。为了提高线段连接处(简称“拐角”)的通过速度，基于充分利用机床各轴的加速度的原则，在加工精度以及机床动力性能的限制下确定拐角插补速度和插补时间。
(2)提出了基于梯形和S形加减速的实时前瞻与插补算法。根据“反向加速可达性判断”和“前瞻终止条件”进行前瞻处理，使得加工路径的距离和速度均满足可达性要求。
(3)提出了基于特殊后置处理程序和基于曲面重构的空间刀补方法。通过特殊后置处理程序或者曲面重构算法，生成带有刀具半径补偿向量的扩展加工代码。当刀具半径改变时，根据扩展加工代码实现刀具半径补偿功能。
(4)分析了广义Stewart平台的奇异位形。建立了基于线几何的几何代数模型，并通过它对广义Stewart平台的奇异位形进行了分类。
我们的工作取得了如下成果：(1)经过实际加工验证，通过多周期拐角插补算法，提高了连续微小直线段插补的加工速度。(2)在S形加减速控制下，机床振动降低，加工质量提高。(3)前瞻控制算法提高了单位时间的前瞻段数，满足实时加工要求。(4)经过仿真和实际加工验证，空间刀补方法降低了因刀具半径改变引起的加工误差。(5)建立了基于线几何的几何代数模型。(6)给出了广义Stewart平台分支按照约束力螺旋个数的完全分类。