CNC插补的纳米平滑方法及应用.pdfVIP

摘要

纳米平滑是FANUC等高端数控系统近年来采用的一种插补技术，但其具

体原理和方法并未公开。本文据此开展相关的研究，旨在使国产数控系统具备

类似FANUC纳米平滑插补的功能，主要研究内容及创新成果如下：

（1）小线段数据的光顺技术。提出了一种基于公差带约束的小线段拐角过

渡方法，该方法构造五点三次对称NURBS曲线，实现小线段拐角处的平滑过

渡并快速调整过渡曲线的转接误差，确保其准确地控制在预设的公差带范围内。

相比其它方法，本方法具有易用、高效的优点。

（2）纳米平滑方法。提出了一种基于公差带约束的纳米平滑方法，以最近

密切面计算为基准，采用直线型纳米平滑、圆弧型纳米平滑以及中点样条型纳

米平滑，对刀位点数据进行识别、判断、平滑，可将变化剧烈、波动较大的刀

位点数据平滑为一条光顺曲线。VERICUT仿真与试切结果达到预期。

（3）算法的工程化及实现。针对各种算法的编程处理、纳米平滑数据衔接

等问题，设计了一系列整体过渡策略及解决方案，可有效地进行过渡曲线的衔

接及不同纳米平滑类型之间的衔接，实现了纳米平滑方法的工程化应用。

本文所给出的过渡曲线构造、转接误差控制和不同类型刀位点集平滑处理

等技术和方法已应用于广州数控设备有限公司的数控系统开发中，应用效果达

到预期。

关键词：插补计算；纳米平滑；曲线光顺；精度控制

ABSTRACT

Nano-smoothingisaninterpolationtechniqueadoptedbyhigh-endCNC

systemssuchasFANUCinrecentyears,butitsspecificprinciplesandmethodshave

notbeendisclosed.Thisarticleconductsrelevantresearchbasedonthis,aimingto

enabledomesticCNCsystemstohavefunctionslikeFANUCnano-smooth

interpolation.Themainresearchcontentandinnovativeachievementsareasfollows:

(1)Smoothtechniqueforsmalllinesegmentdata.Asmallsegmentcorner

transitionmethodbasedontolerancebandconstraintsisproposed,whichconstructs

fivepointscubicsymmetricNURBScurvetoachievesmoothtransitionatthecorner

ofthesmallsegmentandquicklyadjustthetransitionerrorofthetransitioncurve,

ensuringaccuratecontrolwithinthepresettolerancebandrange.Comparedtoother

methods,thismethodhastheadvantagesofbeingeasytouseandefficient.

(2)Nano-smoothingmethod.ANano-smoothingmethodbasedontolerance

bandconstraintsisproposed,whichusestheclosestcutsurfacecalculationasthe

benchmarkandadoptslinearNano-smoothing,circulararcNano-smoothing,and