关键词：
非圆车削
NURBS曲线
梯形加速度运动控制
变角度补偿
摘要：
非圆零件在航空航天,生物医学,模具以及汽车制造等行业被广泛应用[1],这类零件普遍具有建模困难,单纯使用传统的画法几何与机械制图难以表达清楚,以及生产周期长,工序复杂,刀具磨损严重,加工过程严重依赖操作人员的经验等特点。因此,如何提高其制造精度,加工效率,减少刀具磨损一直是数字化制造领域的热点。本文基于上述问题做出了如下工作:概述了目前国内外对于非圆异面零件切削的研究进展和现状,并在此基础提出了对于国内目前存在的加工精度与国外差距较大,加工效率不高等问题的一种解决方案。针对非圆异面零件的数学建模理论进行了详细论述,在研究了Bezier曲线,B样条曲线,有理Bezier曲线的应用领域及其优缺点的基础上,给出了NURBS曲线的设计算法以及权因子对于曲线特性的影响。并以星形零件为例,给出了其详细的数学建模过程。介绍了梯形加速轨迹插补的理论和算法,在此基础上给出了非圆零件基于梯形加速度的插补算法。同时,针对非圆异面零件,利用辛普森积分公式建立了弧长L和?（L）之间的函数关系。搭建了五轴非圆异面零件加工实验平台,进行了相关硬件方案的设计,对比了采用音圈扇形电机和伺服电机作为压力角补偿方案的优缺点,确定伺服电机目前为最佳设计方案。依据切削平台的加工性能要求搭建了五轴非圆异面零件加工实验平台,并且建立了五轴联动非圆异面零件加工平台的运动学模型。以中凸圆活塞和星形零件为加工样本,详细阐述了其轨迹插补算法实现过程及其对于车床系统动力学的影响。在实验平台上进行切削实验,实验表明基于梯形加速的插补轨迹算法对于提高控制精度,延长刀具使用寿命,减少系统振动和噪声具有重要作用。
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