面向柔性加工的拐角運動策略研究與應用

張 靜,仲濟磊,陳珍萍,吳 祥

(1.無錫開放大學 機電與信息學院,江蘇 無錫 214001;2.蘇州科技大學 電子與信息工程學院,江蘇 蘇州 215009;3.浙江工業大學 信息工程學院,浙江 杭州 310023)

近年來,計算機輔助系統被廣泛應用于數控機床自動加工領域,其中NURBS和B-splines等平滑曲線被普遍應用于復雜圖案的插補擬合[1-4]。然而大多數數控機床無法實時有效地插補高階參數曲線,主要原因在于樣條函數計算量大,且受多參數因子影響。雖然目前NC系統用“點對點”運動指令實現對高階參數曲線的線性插補,但是直線段組成的內插路徑易導致數控系統運動不連續,即運動會在轉角處停止,導致運動周期時間延長,并產生粗糙的轉角表面[5]。為實現多個小線段之間的連續過渡,尖銳的拐角會被數控系統替換成平滑的混合曲線,此時參考路徑偏離了原始的加工幾何形狀而形成輪廓誤差。因此,眾多專家學者針對連續轉角的連續性、準確性和高速性進行了一系列研究。Tajima等[6]通過分段加速度的方式在軌跡的拐角處進行了運動學平滑,優化了給進軸的速度,縮短了加工時間。王勇等[7-8]針對文獻[6]中沒有對拐角輪廓進行深入研究的情況,提出中點約束算法解決輪廓重疊問題。馮倩倩等[9]提出了基于曲線的短線段拐角實時插補算法,雖然實現了直線段與曲線的平滑轉接,但是規劃過程存在計算量大的問題,影響系統的實時性能,難以應用到實際工程中。

因此,筆者提出了一種面向柔性加工的拐角運動策略。……