数控机床高速微线段插补算法与自适应前瞻处理_张立先解释.pdfVIP

中国科学: 技术科学 2011年 第 41 卷 第 6 期: 774 ~ 789 《中国科学》杂志社 SCIENCE CHINA PRESS 论 文 数控机床高速微线段插补算法与自适应前瞻处理 张立先①②*, 孙瑞勇①②, 高小山①, 李洪波① ① 中国科学院数学与系统科学研究院数学机械化重点实验室, 北京 100190; ② 中国科学院研究生院, 北京 100049 * E-mail: shadowfly12@126. com 收稿日期: 2010-06-28; 接受日期: 2011-01-14 国家自然科学基金(批准号:、国家重点基础研究计划(批准号: 2011CB302400)、科技重大专项“高档数控机 床与基础制造装备”和中科院知识创新工程“基于数学机械化方法的高档数控系统研制”项目资助 摘要 数控加工在机械制造领域具有举足轻重的作用, 如何在满足加工精度和机床加速度 关键词 约束的前提下提高加工速度是数控加工的一个关键问题. 在由 G01 代码产生的连续微小直线 数控机床 段加工中, 通过线段连接处的速度是制约加工速度的瓶颈. 本文提出一种在直线加减速方式 微线段 多周期过渡 下, 满足加工精度要求, 充分利用机床各驱动轴最大加速能力用多个插补周期进行拐角过渡 前瞻处理 的方法, 来提高线段连接处的通过速度. 该方法在一定意义下实现了时间最优加工. 本文还提 实时插补 出一种新的前瞻处理与动态修调方法, 有效提高了整体加工速度. 以上算法在蓝天数控系统 修调 上进行了实际加工验证. 与若干已有算法相比, 根据机床加工参数不同, 加工速度提高了 50%~180%；同时获得较好的加工质量; 算法能够满足实时在线加工需求. 数控机床(CNC)在加工复杂曲面时, 通常根据设 零, 该插补控制方法的加工速度很低, 不适应大规模 定的精度, 把被加工曲面离散为大量的空间小直线 生产加工. 另外一种方法是拐角处等速率过渡或角 段, 也称为 G01 代码. 在对小直线段进行加工时, 小 平分线过渡插补方法[1], 即拐角开始速率和拐角结束 直线段连接处(简称“拐角”)加工速度方向会有突变, 速率大小相等且根据机床各个驱动轴的加速度确定. 若高速通过拐角, 可能超出机床各驱动轴的最大加 该方法虽然避免