立式單面8軸數(shù)控組合鉆床主軸箱設計,立式單面8軸數(shù)控組合鉆床主軸箱設計,立式,單面,數(shù)控,組合,鉆床,主軸,設計 引導曲線參數(shù)曲線基于的插值法計劃為精確度 CNC 用機器制造 摘要 實時參數(shù)插值法扮演了在計算機機械用具控制裝備的一個關鍵角色。 達到最高的質量零件,引起的彈道準確地不僅描述渴望的路徑。而且有光滑的動力學外形。 本文提出參數(shù)校對 根據指南曲線。 關系在幾何學物產和運動學物產之間首先被談論。然后, 以曲線道路曲度的重要作用的考慮在用機器制造的動力學, 一個對應的慣例,哪些描述最大值的聯(lián)系允許飼料加速度減速和最大允許的變化率曲度的半徑道路, 被修造。 因而, 根據近的弧參數(shù)化和通過修改曲度半徑曲線應付角落,關鍵地區(qū)和其它案件, 能適應的進料速率日程表被完成根據被重建的光滑的曲度半徑曲線。 結果,被限制的 弦錯誤, 角落在道路和加速度機械工具的減速能力是同時考慮和合并指南曲線根據了參數(shù)插值法系統(tǒng)沒有使用看向前計劃。模仿結果表明提出的插值法方法的可行性和精確度。 在高精度和高速北卡羅來納用機器制造,移動的切削刀的運動學和幾何學物產插值法不可避免地存在不受歡迎的弱點這樣當校對波動和過份反射在過程中 用機器制造曲線。 總之, 動力學性能問題變得奇怪地重要在北卡羅來納特別是用機器制造高速用機器制造。 為高速和優(yōu)質機器的零件, 我們必須考慮機器動力學當控制弦錯誤在確定之下容忍。 否則, 由于機器的局限工人的能力, 失敗在維護的命令 進料速率 反之將導致破損工具聊天。 結果, 參數(shù)校對是顯現(xiàn)出消滅不利線性圓校對。 當前, 一致的插值法[ 1 ] 并且 恒定的速度插值法[ 2 ] 是最共同半新方法。 雖然一致的插值法方法滿足錯誤容忍要求, 進料速率 和加速度減速不是在控制之下。 在相反, 恒定的速度插值法焦點 維護一恒定的進料速率, 但錯誤容忍控制不被考慮在插值法計劃。 它是不驚奇弦錯誤是在之外允許用機器制造的要求。有重要作用在效率和質量機器零件。 但是, 用機器制造的動力學經常是忽略在當前的路徑世代方法和校對 計劃。 在這種情況下, 任何間斷性道路可能導致不受歡迎的高頻率泛音在參考彈道, 哪些極端是害處對機械工具, 用機器制造的表面質量和伺服操縱系統(tǒng)。 同時, 常規(guī)CNC機器經常支持唯一直線校對 。 3 最近, 一些改善的參數(shù)插值法方法被開發(fā)了。 達到最高質量零件, [ 3 ] 提出了常數(shù)飼料和被減少的有角加速度插值法算法為、軸 用機器制造。 位置和取向多槽軸由算法生產是C2 連續(xù)和獨立機械工具動力學。 使用通報略計方法, Yeh 和Hsu [ 4 ] 提供了能適應哺養(yǎng)插值法算法為參數(shù)曲線以被限制的 弦錯誤。 生產光滑運動學外形為參數(shù)曲線, 反射被限制彈道并且被開發(fā)了通過提前 計劃[ 5-7 ] 。 Farouki 建議的易變進料速率CNC interpolators 為恒定的物質撤除對估計Pythagorean Hodograph 曲線[ 8 ] 。 以后, 一非定常進料速率日程表, 哪些是特別有用的在容納嚴密加速度減速要求高速用機器制造的應用, 并且體會由實時CNC 校對 算法為酸堿度彎曲[ 9 ] 。Bahr 等開發(fā)了一個計算方法為連續(xù)和優(yōu)選地變化的進料速率 和紡錘加速在CNC 用機器制造NURBS 曲線期間[ 10 ] 。通過連續(xù)改變進料速率在任意位置根據曲線曲度, 曲率補償校對 計劃提議為的目的保留恒定的切口裝載[ 11 ] 。 但是, 校對不采取機器的加速度減速能力。 就此, 校對 也許增加減少在之外用機器制造了能力以便它導致惡化準確性和過份反射。 另外, 根據離線 校對敏感角落的偵查, 一個速度錯誤受控校對被提供[ 12 ] 。校對僅限制弦錯誤在之內被指定容忍, 而且控制速度和加速度用機器制造的減速在插值法過程期間。但是, 當切削刀接近角落路徑, 優(yōu)選和合理的減速起動點不要是非常顯然的。 實際上, 他們經常被處理簡單地預先設定一個保守的減速距離或插值法的數(shù)字事先指向。 總之,曲線校對獲取了寬應用在北卡羅來納用機器制造和方法那自動地調整進料速率 根據曲度曲線道路的物產捉住了研究員的注意。 然而現(xiàn)有的方法沒有同時考慮了弦錯誤進料速率 和加速度減速。 另外, 為處理角落和進料速率 敏感區(qū)域, 看向前 計劃經常使用在現(xiàn)有的方法避免加速度的變動出于機器能力。 對a了不起的程度它增加計算的復雜, 并且并且關心怎么確定減速起動點以便得到最大值用機器制造的效率。 根據早先研究, 本文提出新插值法算法與被限制的 弦錯誤和光滑運動學外形。 提出的方法被說明在無花果。 1.通過角落和鑰匙地區(qū)的離線偵查, 這方法日程表進料速率 根據指南曲線沒有使用看向前設施。 并且在理論上它是 表示, 提出的方法保證最大化用機器制造的效率當同時壓抑弦錯誤和飼料加速度。 2. 插值法計劃的發(fā)展 這個部分首先解釋弦的關系錯誤和進料速率, 碾碎的動態(tài)特征逗人喜愛和角落和鑰匙地區(qū)的定義。第二, 修改曲線慣例被談論,被曲度半徑曲線修改跟隨和重建。 終于, 這個部分提出指南曲線基于的參數(shù)插值法方法獲取光滑機器 2.1. 弦錯誤和進料速率動力學以拘束的弦錯誤。 當前, 一個共同的半新方法計算弦錯誤被顯示在無花果。 2 可能被表達如下[ 13 ] Ki 和ri 是曲度和半徑曲度在參數(shù)值ui, 各自地。 當切削刀行動與同樣速度通過整個長度, 速度是表示為vZLi=Ts (2)在精確度用機器制造, 它是意想不到的極端大曲度存在在路徑 計劃, 在其他詞, d/r, 然后上述等式可能近似地是給它表示, 進料速率 以被限制的弦錯誤有與方根的線性略計關系曲度半徑道路。 如果曲度的方根得到小, 進料速率應該相應地減少命令保留弦錯誤常數(shù)。 2.2. 角落和關鍵地區(qū) 所有間斷性在接觸或曲度將干擾機械工具的行為在toolpath 期間后續(xù)[ 14 ] 。 在這些角落, 切削刀必須通過通過以被減少的速度或臨近休息為了限制等高錯誤和減少慣性。 除角落之外,那里存在一些關鍵地區(qū)曲度改變的地方顯著在曲線道路。 從道路曲度自然與加速度有合作關系減速切削刀的物產, 某一曲線段曲度變動容易地并且顯著導致加速度的劇烈的變動減速對一些程度。 為達到進料速率 日程表以好動力學我們需要薪水對這些角落和鑰匙的更多注意地區(qū)。查出關鍵地區(qū)在指定的路徑, 我們假設路徑由曲線 代表近形成弧光長度參數(shù)化。 近的弧長度參數(shù)化能由各種各樣的方法獲得。 一個簡單的方法是做參數(shù) 根據弦參數(shù)化。 因而, 關鍵地區(qū)的偵查可能進行根據關系在幾何學物產之間并且曲度半徑的運動學物產彎曲。假設, 切削刀連續(xù)增加進料速率從vi 對viC1 以最大值允許加速度A然后根據動力學等式我們有那里李是距離以便當前的進料速率 可能是增加由渴望的進料速率 決定以加速度amax 。 因為在弧長度附近參數(shù)化被使用這里,距離有一個接近的線性關系與曲線參量。 在之中慣例, l 是常數(shù), ui 和uiC1 是參量對應于起動點和這的終點加速度過程。 如果參量u 然后正?；愣ǖ膌 與路徑 的長度將是相等的。然后從Eq 。 我們有當參量ui 不確定地是緊挨uiC1, 進料速率 vi 不確定地并且接近viC1 。 因而, 讓參考易變的曲線傾斜在參量ui 是zmax 。然后我們有表示, 最大允許的傾斜改變與參考可變物的變異。 如果真正的傾斜在一些點在參考易變的曲線比它的最大值大的允許的傾斜, 加速度將是在最大值外面允許的加速度當哺養(yǎng)與拘束的弦錯誤。 同樣, 為曲度半徑曲線被給道路。 從上述等式我們能看最大值允許的傾斜是常數(shù)。 因此, 如果最大值準許加速度amax, 采樣時間茶匙和弦錯誤d被給事先, 通訊員最大值允許傾斜并且這時是堅定的。這里, 最大值允許的傾斜叫做參考傾斜。 如果真正的傾斜在一些點在被測量的道路比參考大的傾斜, 點被觀看作為一個關鍵。 相應地,曲線段是呼叫鍵區(qū)域如果任一點在這中曲線段是一個關鍵。機械工具國際學報& 制造46 (2006) 235-242 237 2.3. 指南曲線根據了插值法 從對運動學和幾何學物產的分析,它表示, 幾何不變特別是曲度有明顯的作用在機器動力學。 在過程中預定的進料速率, 它非常重要考慮幾何物產譬如角落, 關鍵地區(qū)和道路的曲度變異事先。 在這種情況下, a指南曲線基于的參數(shù)插值法方法是 提議。 一次角落和鑰匙的離線偵查地區(qū)被完成, 曲度半徑修改操作然后進行。 結果, 插值法被完成根據被重建的光滑曲度指定的路徑 的半徑曲線。 3. 模仿和結果 模仿進行了使用恒定的進料速率方法和提出的參數(shù)插值法方法。所有模仿節(jié)目被寫在視覺CCC 和執(zhí)行在一臺個人計算機。 依照被顯示在結果。 5(a)并且6(a), 路徑 段被使用為測試是a曲線道路與壁角和卵形形狀的曲線。最大允許的進料速率 被給作為1000 毫米s 和允許的進料速率 在角落是100 毫米s 。 弦錯誤容忍被設置在0.001 毫米并且采樣時間被設置在0.001 s 。 加速度和減速極限定在30,000 和20,000 毫米s2, 各自地。 根據Eq 。最大允許的參考易變的價值和允許的參考易變的價值參考各自地。 最大允許的傾斜曲度半徑曲線被計算根據慣例(10) 。 在重建曲度過程中半徑曲線, 曲線被塑造了使用終點內插B 多槽軸。 為簡單化, 最初加速度和結尾減速不被考慮本文。用機器制造曲線路徑 段與a角落被模仿了為供給率在100 的范圍1000 毫米s 。 曲度最大允許的傾斜半徑曲線是堅定的并且這外形然后被調整滿足加速度和減速極限。 比較以常規(guī)方法, 恒定的進料速率e方法并且被測試在本文里。 5(b) 顯示弦錯誤 提出的方法和恒定的進料速率 的曲線方法。 提出的方法的最大弦錯誤0.001026mm 。 比較最大弦錯誤恒定的進料速率方法的0.004708 毫米, 錯誤減少78.21% 。 同時, 常數(shù)的弦錯誤進料速率 方法在壁角點是0.1990 毫米, 但提出的方法的弦錯誤只這時是 0.0115 毫米。 結果根據弦錯誤和機器動力學表示, 提出的算法執(zhí)行得很好。模仿并且顯示那常數(shù)弦錯誤進料速率插值法動搖沒有克制。 進料速率 由于被減少的速度在高曲度點在路提出的方法有更小的慣性比存在方法。 另外, 運用提出的方法機時是261 抽樣的倍。 比較恒定的進料速率 方法的224 抽樣的倍,雖然機時增加一點由于被減少的進速率 在角落和鑰匙地區(qū), 更好用機器制造的精確度和機器動力學可能達到在高速用機器制造之下。用機器制造卵形形狀的路徑 段是模仿為供給率在500-1000 毫米的范圍s。 6(b) 顯示進料速率變異與提議方法。 弦錯誤和加速度減外形并且被給在無花果。 6(c) 和(d) 。 結果展示那進料速率 被減少在角落和鑰匙地區(qū)。同時弦錯誤并且是在邊框 之內容忍。 需要提及那, 在某種程度上弦錯誤可能輕微地超出集合極限由于圓略計在預定進料速率 和泰勒略計在計算下個參量價值。 結果并且表示, 提出的指南曲線算法達到高準確性當變化進料速率在拘束的加速度或減速之內對估計看見在1 。 雖然有一些劇烈的曲度地區(qū)在原始的toolpath 段, 最大值加速度減速對20,000 毫米仍然被限制s2并且不是在preset 率外面通過修改和重建曲度半徑曲線。 結論 參數(shù)插值法有好好處線性插值法。 它非常重要得到優(yōu)越機器動力學特別是在高速用機器制造。 在這種情況下,弦錯誤, 進料速率 和加速度應該是同時改善受控為用機造高質量零件。 我們的工作的主要貢獻在在建立幾何物產和動力學的聯(lián)系物產和提出新指南曲線根據參數(shù)插值法方法。 新參數(shù)插值法計劃根據離線偵查和角落和鑰匙地區(qū)的修改在指定的曲度半徑曲線。 使用這種方法, 進料速率自然隨指南曲線變化與相關道路曲度。因而, 弦錯誤被限制對被預先決定的容忍。同時, 加速度減速并且是下 控制和不是出于機器能力以便沒有超越和下射錯誤。在被開發(fā)的指南曲線根據了校對, 它是多余確定開始的參數(shù)值為減速和加速度。 指定的聯(lián)系慣例在指南曲線的最大允許的傾斜之間和切削刀的最大允許的加速度做了它可能合并角落和鑰匙地區(qū)處理入進料速率 日程表系統(tǒng)。 因而, 曲線校對可能被自動化執(zhí)行了根據指定的曲線 道路和指南曲線。 此外, 路徑 曲線和指南曲線可能并且被合并入a4D曲線。 提出的插值法計劃很大地減少插值法計算的復雜并且同時滿足了弦的要求錯誤和用機器制造的動力學沒有使用看向前戰(zhàn)略。 同時, 在理論上它并且被保證用機器制造的效率被利用在最大程度上與容忍和用機器制造的動力學限制。 鳴謝 這研究由全國科學支持中國的基礎在津貼第號50405044 之下。 作者會想感謝?劉Jian 教授可貴的討論和建議。