经济型数控车床插补器设计与研究

论文摘要

数控技术是现代制造技术中最关键的环节之一。我国数控技术的研究应用水平还很低,严重制约着我国制造水平的提高。发展民族数控事业是迫在眉睫的大事。本文课题来源于国家863计划项目——嵌入式机电控制系统关键技术研究子项目,开发具有自主知识产权的数控系统,提升国产数控装备生产能力、满足国内制造业对数控机床的需求。插补器是数控技术中的核心技术,它的好坏直接影响着数控加工技术的优劣。本论文针对经济型数控系统,对直线和圆弧插补器、直线加减速和S加减速控制、NURBS曲线插补器以及C型刀补功能算法进行了研究与实现。并通过软件集成、现场加工测试,满足项目要求。

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 目前数控系统插补现状及本论文研究的主要内容
• 2 数控系统设计与研究
• 2.1 数控系统插补原理
• 2.1.1 脉冲增量插补
• 2.1.2 数据采样插补
• 2.2 直线插补器研究
• 2.3 圆弧插补器研究
• 2.3.1 圆心坐标的计算
• 2.3.2 圆心角的计算
• 2.3.3 圆弧插补的实现
• 2.4 数控机床设计的速度控制
• 2.4.1 加减速控制方式
• 2.4.2 直线加减速控制
• 2.4.3 指数加减速控制
• 2.4.4 S加减速控制
• 2.4.5 速度控制对数控机床设计的影响
• 2.5 本论文采用的速度控制方法
• 2.5.1 直线加减速
• 2.5.2 S型加减速
• 2.5.2.1 加速段的加速度导数和加速度最大值计算
• 2.5.2.2 下一周期的减速区长度计算
• 2.5.2.3 进入减速区后新的速度,加速度和加速度导数的计算
• 2.6 插补器中所用函数说明
• 2.6.1 外部函数
• 2.6.2 内部函数
• 3 NURBS曲线插补器原理研究
• 3.1 曲线的基础理论
• 3.1.1 B样条曲线的定义
• 3.1.2 NURBS样条曲线的提出
• 3.1.3 三种等价的NURBS曲线方程
• 3.1.3.1 有理分式表示
• 3.1.3.2 有理基函数表示
• 3.1.3.3 齐次坐标表示
• 3.1.4 三种等价的NURBS曲线方程比较
• 3.2 NURBS曲线实时插补器研究
• 3.2.1 NURBS曲线导矢的求法
• 3.2.1.1 B样条曲线某点处值的德布尔算法
• 3.2.1.2 B样条曲线某点处导矢的德布尔算法
• 3.3 NURBS曲线实时插补器的实现
• 3.3.1 插补数据初始化
• 3.3.2 NURBS插补的实现
• 3.3.3 NURBS曲线实时插补器的实时性测试
• 4 C型刀补算法的研究与实现
• 4.1 加工位置及移动指令
• 4.2 刀具补偿建立
• 4.3 刀具补偿模式
• 4.4 刀具补偿模式取消
• 4.5 C刀补转接矢量算法研究
• 4.5.1 直线-直线
• 4.5.2 直线-圆弧
• 4.5.3 圆弧-圆弧
• 4.6 C刀补的实现
• 4.6.1 C刀补预读机制
• 4.6.2 DaoBu.R（）函数流程
• 5 软件测试及现场加工试验
• 5.1 软件测试
• 5.2 时间测试
• 5.2.1 直线加减速
• 5.2.2 S型加减速
• 5.3 现场加工测试
• 结论
• 致 谢
• 参考文献
• 附录 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文