NURBS曲线插补对数控铣加工质量影响的研究

【摘要】数控技术是先进制造技术中最重要的一种高度自动化控制技术。其中数控插补技术是核心技术,它的好坏直接决定数控系统是否具有良好的市场占有率,而插补算法又是插补技术的关键组成部分。一种好的插补算法形成的零件的轮廓精度高,表面粗糙度好,同时也可以节省大量的加工时间,降低了加工成本。NURBS曲线插补不仅在进行加工复杂曲线轮廓时加工速度均匀且能以较高的进给速度加工,而且使表面加工质量得到了提高。因此研究NURBS曲线插补算法对于我国以后开发具有NURBS曲线直接插补的高端数控系统的研制具有很大的价值。本文通过深入地研究NURBS曲线的发展过程、特点和相关重要参数的计算方法。针对现有的NURBS曲线直接插补算法普遍存在的弓高误差、弦长误差和进给速度慢且进给速度不稳定等问题,提出了汉明微分方程简化算法与预估—校正法相结合来控制计算参数误差,并采用分段加减速控制方法,来有效地控制速度地变化以及限定加加速度值,来达到速度自适应调节的要求。根据本文利用积累弦长参数化法构造NURBS曲线,对该曲线的控制多边形的顶点和节点矢量进行解析,并编写FANUC数控系统能识别的数控程序,然后利用具有NURBS曲线直接插补功能的FANUC数控系统进行实物加工。待加工的实物零件由A、B、C三个曲面组成,加工方案是对已构造的曲面A以直线插补、B曲面进行圆弧插补和C曲面以NURBS插补方式进行数控加工；最后,利用粗糙度测量仪,对已加工零件的A、B、C三个表面分别进行沿刀具轨迹方向和垂直刀具轨迹方向的测量,并对测量的的表面粗糙度值进行对比,从而获得在三种不同插补方式下零件的零件的粗糙度对比图。通过对比分析发现以NURBS插补方式得到的曲面其表面粗糙度要比圆弧和直线的好的多,同时得到的曲面的光顺性要比其他两种方式加工得到的要好,因而不需要额外的工序来对曲面进行光整,很好地满足对复杂自由曲线曲面进行高速高精的加工要求。与近似直线插补相比NURBS插补数控代码量是其20%至50%,大大缩短了程序传输时间。本文通过理论和实验的双重分析,证实了NURBS插补方式其刀具轨迹具有明显的优越性,同时对以后的复杂曲面的加工奠定了良好的基础。
【作者】李琪；
【导师】仲高艳；
【作者基本信息】南京农业大学，机械工程，2013，硕士
【关键词】NURBS曲线；加减速控制；实时插补；Matlab仿真；

【参考文献】
[1]陈臻.超声协助活性炭和硫酸铁絮凝沉淀法去除含锑废水的实验研究[D].广东工业大学,环境科学与工程,2014,硕士.
[2]谢艺.建国初期中国共产党民生建设研究[D].吉林大学,中共党史,2014,硕士.
[3]黄哲轩.基于人性化步行系统的商业综合体公共空间研究[D].华南理工大学,建筑学（专业学位）,2012,硕士.
[4]廖华川.基于分布式组件技术的航空主机厂项目管理系统设计与开发[D].西北工业大学,机械制造及其自动化,2004,硕士.
[5]孙海俊.先进旋涡燃烧室湍流燃烧流动的特性研究[D].南昌航空大学,航空宇航推进理论与工程,2012,硕士.
[6]孙超.无居民海岛使用论证制度研究[D].中国海洋大学,环境与资源保护法学,2014,硕士.
[7]刘兴梅.基于碳纳米管的生物传感器和液/液界面离子转移的研究[D].吉林大学,2010.
[8]杜宪军.新型镍基催化剂的制备及其在甲烷干重整反应中的性能研究[D].上海大学,无机化学,2013,硕士.
[9]杨威.数字电视的发展及其给相关产业带来的机遇[J].广播与电视技术.2001(11)
[10]刘建华.基于操作模式的铜闪速熔炼过程工况迁移策略研究及应用[D].中南大学,控制科学与工程,2013,博士.
[11]田一帆,丁振国,凌仲权.面向CRM的数据挖掘方法论[J].情报杂志,2004,07:6-8.
[12]刘飞.PBL在中职《网页制作》课程教学中的应用研究[D].华中师范大学,现代教育技术,2013,硕士.
[13]陈蔚.汇率变动与贸易收支的决定因素研究[D].暨南大学,金融学,2013,硕士.
[14]司晓波.实验室仪器开放运行管理系统研发[D].吉林大学,测试计量技术及仪器,2013,硕士.
[15]焦扬.面向微博的消费意图识别[D].哈尔滨工业大学,计算机技术,2013,硕士.
[16]黑龙江省科技厅厅长赵敏.石墨资源的深度开发迫在眉睫[N].人民政协报,2013-03-06C06.
[17]陈永光.遗传算法及模糊控制理论在木板材优化下料系统中的应用[D].北京林业大学,机械设计及理论,2003,硕士.
[18]朱映瑶.光谱法和分子模拟技术研究甾类药物与牛血清蛋白的相互作用[D].浙江工业大学,2013.
[19]汪洋.二氧化碳气氛热解制备生物炭及其对Cu(Ⅱ)吸附性能的研究[D].上海大学,环境工程,2014,硕士.
[20]罗恩泽.面向大规模工程机械远程智能监控的无线通信协议[D].湖南大学,软件工程,2011,硕士.
[21]姜宇.无人机气液压发射系统的研究[D].哈尔滨工业大学,机械工程,2013,硕士.
[22]胡腾飞.服务搜索引擎中个性化服务推荐功能的设计与实现[D].北京邮电大学,计算机科学与技术,2013,硕士.
[23]胡昌晨,魏良明,李晓琳,鲁得泂.S/TiO_2纳米复合材料在锂硫电池中的应用[J].微纳电子技术,2015,01:20-24+36.
[24]祝勇仁,王循明.超临界二氧化碳染色技术研究进展[J].化工进展,2012,09:1891-1898.
[25]柴琪琦.A-SMGCS中动态路径规划的关键问题研究[D].南京航空航天大学,交通信息工程及控制,2013,硕士.
[26]黄耀华.滴灌施肥条件下NPK在紫色土中迁移分布规律研究[D].西南大学,土壤学,2014,硕士.
[27]屈钧,赵发宝,潘亚利,李俊革.高温燃烧红外吸收光谱法快速测定煤中全硫[J].煤炭转化.2001(04)
[28]王瑾.钛酸铋钠系无铅压电陶瓷固溶改性研究[D].西安科技大学,材料学,2014,硕士.
[29]翟宁.SDTY集团管控研究[D].山东大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[30]薛正.西北小城镇季节性河道的景观设计研究[D].西安建筑科技大学,设计艺术学,2013,硕士.
[31]苗明.基于财富效应的通胀幻觉与资产定价关系研究[D].复旦大学,金融学,2012,硕士.
[32]李炳旭.基于LTCC技术的叠层片式LC带通滤波器的设计[D].华中科技大学,微电子学与固体电子学,2013,硕士.
[33]李宏毅,施正荣.太阳能光伏发电技术(15)[J].建筑创作.2005(05)
[34]张鹏.聚苯胺基钴铁复合吸波材料的制备及吸波性能[D].哈尔滨工业大学,2013.
[35]何智敏,姜理英,陈建孟,张璐.二氧化锰氧化降解土霉素的动力学研究[J].水处理技术,2013,08:34-39.
[36]赵慧玲.有关ISDN若干观点的探讨[J].现代电信科技.1994(03)
[37]张梦赟,王荣华,林也平,李素敏,付一政,刘亚青.交联氟硅橡胶玻璃化转变温度及力学性能的分子动力学模拟[J].高分子材料科学与工程.
[38]税世鹏.同步轨道卫星移动通信的网络内部通信[J].现代电信科技.1999(06)
[39]沈捷,曾晴初.新开发的YC6105QC型柴油机[J].柴油机.1991(06)
[40]王艺衡.LTE系统家庭基站技术的研究与应用[D].河北大学,电子与通信工程,2014,硕士.
[41]新型.石墨烯有望成为未来革命性的新材料[J].化工新型材料,2014,09:237.
[42]陈瑞涵.无意识成就目标的激活与追求[D].西南大学,发展与教育心理学,2014,硕士.
[43]李立勇.框架—楼梯体系抗震性能分析及抗震措施的研究[D].山东建筑大学,结构工程,2013,硕士.
[44]张悦.机载天线及弹载共形阵天线设计[D].西安电子科技大学,环境工程,2012,硕士.
[45]张琳琳.一朵迷人的恐怖之花[D].河北大学,英语语言文学,2003,硕士.
[46]廖文玉.基于规模的我国商业银行效率研究[D].华东交通大学,产业经济学,2013,硕士.
[47]韦志斌.张恨水小说创作与现代传媒[D].广西民族大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[48]翁建城,何小琦,周斌,刘岗岗,赵磊,恩云飞.一种计算对流空气条件下MCM器件结温的方法[J].广东工业大学学报,2014,04:104-108+131.
[49]杨能普,杨月芳,冯伟.基于模糊贝叶斯网络的铁路危险货物运输过程风险评估[J].铁道学报,2014,07:8-15.
[50]李伟.亚低温干预下新生大鼠缺氧缺血性脑病时HIF-1基因表达变化及意义[D].山西医科大学,儿科学,2013,硕士.