一种自适应前瞻的微线段速度平滑插补算法.pdfVIP

2014年 3月 机械设计与制造工程 Mal-．2014 第43卷 第3期 MachineDesignandManufacturingEngineering Vo1．43No．3 DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2014．03．011 一 种 自适应前瞻的微线段速度平滑插补算法 陈铮杰，赵东标，李克强 (南京航空航天大学 机 电学院，江苏 南京 210016) 摘要：为满足微小线段高速加工的需求，基于微小线段转接处速度对转接夹角大小敏感的特性， 提 出了一种新的微线段转接算法，在线段拐角处插入转接角的角平分线进行转接，提高了转接处 速度，转接处满足误差约束和加速度约束。在分析微小线段各转接处速度大小基础上，算法 自适 应地分割前瞻段数。针对 s型曲线加减速计算复杂的弊端，简化其加减速规律，通过正、反向速 度规划，求解最大进给速度，实现微线段段 内以及段间的速度平滑。 关键词 ：速度转接 ；S型曲线加减速 ；自适应前瞻 中图分类号：TP273 文献标识码 ：A 文章编号：2095—509X(2014)03—0041—04 传统复杂曲线 曲面零件 的加工方法通常是 预读段数。 CAD／CAM软件用直线段逼近原轨迹，生成大量连 本文提出了一种微线段高速转接算法，满足转 续微线段，并将加工程序发送给数控系统。传统的 接处误差约束和加速度约束，并采用简化S型曲线 直线插补算法单独处理每段微线段并执行速度规 加减速规律进行速度前瞻，调整进给速度，使后续 划，程序段始末速度均为零，导致机床频繁加减速， 加工段满足速度可达性条件并进行平滑过渡 。 使加工效率低，加工质量差，电机寿命短。 很多学者对连续微线段高速转接加工算法进 l 微线段速度转接算法 行了研究 ¨ 。王宇晗…等导出了转接进给速度 微线段速度转接模型如图1所示，第i段与(+ 1)段路径转接处为P，夹角为 。假设第 i段线段终 约束条件，建立直线加减速速度转接模型。李小 点P处存在加速度 口 ，方向同A ，则第(i+1)段 清_2等建立 了s型曲线加减速速度转接算法模 线段起点P 处存在大小相等、方向同PIB的加速度 型，并进行了仿真验证。叶佩青 等在直线段连 口… 在 处转接瞬间，系统产生加速度方向突变。 接处插入一段线段，适当降低了连接处的部分精 为避免产生冲击，简化后续的分析计算，设定在线段 度，实现了微线段的连续插补控制，但仅适用于相 转接处加速度大小为零。通常的速度转接方法是以 邻线段夹角较小的情况。张立先 等提出了拐角 夹角 为参变量控制转接速度，使在转接点 前后 多周期过渡算法，以多段直线逼近原微线段转接处 速度大小相等，速度矢量的方向改变。设转接处速度 轨迹，提高了加工速度，并在后续的文献 [5]中采 大小为 ，根据三角函数公式得出： 用S型加减速方式，减少了机床振动，但为了满足 Vi≤ 6tmaxT 插补的实时性要求作了近似计算处理。张得礼 等提出采用圆弧过渡法来处理拐角处速度，并给出