NURBS插补技术在复杂曲面数控加工中的应用.pdfVIP

第 1 期 （总第 125期） 机 械 管 理 开 发 2012年2 月 No. 1（SUM No.125） MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT Feb .20 12 NURBS 插 补 技 术 在 复 杂 曲 面 数 控 加 工 中 的 应 用 侯雪滨 （漯河高级技工学校，河南 漯河 462000） 摘 要：分析了NURBS（Non Uniform Ration al B Splin e）曲线直接插补技术相对于传 统数控系统中采用的直线或圆 弧逼近对 NURBS 曲线数控编程 的优越性；探讨采用NURBS 曲线插补技术 的CNC 机床 曲线 曲面的加工方法 以及实 际应用中需要进一步解决的问题。 关键词：NURBS插补；复杂曲面；数控加工 中图分类号：TG519. 1 文献标识码：A 文章编号：1003 773X（2012）01 0020 03 0 引 言 和改变可以方便地控制曲线的形状 。 随着制造业的不断发展 ，工业产 品中越来越多地采 1.2 NU R BS 曲线插补技术的优越性[2] 用复杂 曲面零件来满足不同的设计和使用要求 ，如成 传统的CNC 系统只具有直线和 圆弧插补能力，复 型模具的型腔、飞机机翼、汽轮机的叶片等。曲面 的加 杂型面零件 的数控加工中生成 的几何型面和刀具路径 工过程 中，刀具接触点轨迹是一条空间曲线 。当曲线 按给定的精度用微小的直线或 圆弧段逼近进行插补 。 形状较为规则时，可 以按照曲面的等参数线走刀，即当 采用直线或 圆弧段逼近复杂曲线并插补加工存在很多 曲面其 中一个参数为常值时，曲面退化后得到的空间 的不足，如难 以保证加工表面质量 ，增加手工光整时 [1] 自由曲线 ，所 以，曲面 的造型方法直接影响其退化后 间，进给速度波动剧烈，造成机床冲击振动等，同时加 所 得 到 的等 参 数 线 。 曲线 、曲面 的表 达 有 Bezier 、 工代码 的规模庞大要求数控系统具有存储容量大和数 B spline 、NURBS 方法等 。NURBS 方法 由于权 因子 的 据快速传输能力 。 引入 ，可 以用一个统一的数学表达式来表达解析 曲线 NURBS 曲线插补是将定义NURBS 曲线 的3 个参 曲面和 自由曲线 曲面 。国际标准化组织 （ISO）在其正 数(控制点、权值 、节点矢量)作为 NC 程序指令 的一部 式颁布 的工业产 品几何定义 STEP 标准 中，将NURBS 分 ，CNC 在 内部计 算并 生成 NURBS 曲线 ，并 按照该 作为产 品交换的国际标准，因此 ，CAD/CAM 中复杂曲 NURBS 曲线驱动机床动作 ，加工 出NURBS 曲线 的形 面采用NURBS造型方法表达 。利用NURBS 曲线直接 状 。要 实现 NURBS 曲线插 补 ，必 须有 软、硬 件 的支 插补将会成为高速、高精度数控加工复杂型面零件的 持 。 目前具有NURBS插补能力的NC 系统有 ：FANUC 主流。 15—MB/ 16—MC，东 芝机械 的 TO