数控机床开题报告.doc

本研究课题的主要目的及内容：目的:研究进给速度的自适应插补算法，可使机床在满足误差要求的前提下，以最大化进速度对零件进行插补加工；设计前瞻加减速控制模块，可以使插补进给速度和加速度平稳变化，使机床的平滑运控控制得以保障；对插补的实时性进行优化，可以简便算法，节省插补时间，满足数控系统的实时性插补要求。内容:(1) 介绍课题的研究背景、意义及插补技术的基本原理，在分析NURBS方法的发展和优点的基础上，指出NURBS直接插补对数控机床向高速高精度发展的重大意义；(2) 研究NURNS相关理论知识，介绍NURBS的三种理论表达形式及其蕴含的意义，在此基础上指出NURBS具有的诸多特性及NURBS的生成方法；(3) 对NURBS曲线直接插补技术进行了较为深入的分析，设计一种进给速度自适应调整的NURBS曲线插补算法；(4) 设计实施前瞻处理模块，提前预测曲线的变化趋势，及时调整插补进给速度；(5) 对改进后的NURBS插补算法进行实时性优化；(6) 对NURBS直接插补算法进行仿真分析，验证其正确性与可行性。 预期效果（主要成果，理论意义及实际应用价值）：主要成果：1.对现有的NURBS插补算法进行改进，使其在满足加减速规律、轮廓误差和法向加速度的基础上具有进给速度自适应的调节能力，实现插补速度和插补精度的优化以及速度的平滑过度；2.利用MATLAB和VC+软件编程进行实时数控加工轨迹仿真，分析算法的插补精度、速度及加减速的结果情况，证明算法的正确性、有效性和实时性。理论意义：通过对NURBS插补算法进行分析以及研究，认识到目前插补存在的问题，为以后对NURBS插补算法的改进以及NURBS曲面的直接插补和多轴联动情况下的NURBS插补研究提供了理论基础。实际应用价值：在现代数控系统中, 引入NURBS 曲线进行插补, 能有效地提高实时插补的速度和精度，从而进一步提高数控系统的工作效率，这对于实现数控机床向高速高精度发展具有重大的实际意义。物质条件（实验、测试、数据处理手段等）：利用三维数控平台掌握不同插补方法的基本原理，在DSP运动控制器的基础上对NURBS插补算法进行改进、优化。利用MATLAB软件进行插补轨迹的计算机仿真，并对相关数据进行分析，检验其理论的正确性、合理性。本课题的主要难点、解决办法及论文进度计划：主要难点：(1)传统NURBS插补算法仅考虑速度控制约束来满足插补要求，其算法复杂，插补时间长，插补速度和精度不能同时得到满足。现设计一种进给速度自适应调整的NURBS实时插补算法来改善上述不足；(2)机床在启动和停止阶段会产生冲击、失步、超程或振荡，同时由于自适应调整的原因，进给速度在自适应区域不断变化，产生进给加速度，如果不对此进行很好的控制，就有可能使插补过程中所需要的加减速超出机床的实际能力，对机床造成较大的振动和冲击，影响零件的表面质量，严重的还可能引起刀具颤振和断刀，甚至对机床造成破坏。解决办法： (1)从轮廓误差和进给加速度两方面进行控制，对二者进行实时监控，使插补步长 能随曲率变化自动调整，以确保插补轮廓误差和进给加速度在允许范围内。(2)通过对进给速度进行自适应控制，改善了数控机床在启动或停止以及在进给自适应区域时产生冲击和振荡的情况，保证了