五轴联动双NURBS曲线插补算法研究

作     者：王群 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张桂香

授予年度：2012年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：数控技术 五轴联动 NURBS曲线插补 UG二次开发 

摘      要：随着经济的迅猛发展,我国已成为世界第二制造与出口大国,然而却还不是制造强国。制约着我国向制造强国迈进的一个重要因素就是五轴联动数控技术,它是船舶、航天航空、模具、高精密仪器等民用工业和军工迫切需要的重要战略装备。五轴联动数控技术是多轴联动加工技术中难度最大、应用范围最广的技术,其插补算法是多轴联动数控系统的核心,是数控系统发挥作用的基础。五轴联动插补算法逐渐成为世界各国科研人员重点研究的对象,发达国家一直对我国进行技术封锁,各数控公司竭力保密其核心部分。为打破大国对我国的技术封锁,我们必须自主研发五轴联动数控技术。为此,研究五轴联动双NURBS曲线插补算法及实现方式具有重要意义。 目前,主要的传统插补算法(直线、圆弧插补)已经越来越不能满足现代高速高精加工的需求,本文通过对数控加工的研究,发现数控插补算法是制约高速高精加工的关键因素,NURBS曲线能统一地表达自由曲线曲面和解析曲线曲面,其直接插补能避免传统插补算法的很多问题,有效解决插补算法与现代高速高精加工的矛盾。对于五轴联动数控加工采用双NURBS曲线插补的方法,即增加个刀轴方位样条,便于刀轴矢量信息表示与提取,在考虑弦长误差和加减速处理的前提下,用二阶泰勒展开式求解节点参数,能快速准确求解出各轴的进给增量。本文通过UG/GRIP二次开发语言写出源程序,利用UG生成刀具路径源文件,根据源文件进行后处理,生成符合要求的双NURBS曲线样条代码,并对双NURBS曲线样条插补程序实例进行分析,验证该方法比传统方法具有明显的优越性,能有效地提高加工零件的效率与精度,能很好地满足了复杂曲面零件的高速高精度加工对插补运算的要求,为最大限度地发挥现代高性能数控机床的优良特性创造了条件,将对提高我国CNC系统水平起到积极的推动作用。