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数控刀具新型半径补偿算法的研究与实现

作 者: 李旭宇
导 师: 吴玉香;刘少君
学 校: 华南理工大学
专 业: 控制理论与控制工程
关键词: 数控系统 刀具半径补偿 加工程序解释器 有向几何
分类号: TG659
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 118次
引 用: 1次
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内容摘要


随着科学技术的发展,数控系统在机械加工领域和日常生活中得到了广泛的应用。刀具半径补偿算法作为数控系统的一个重要组成部分,已经成为数控系统研究领域的热点之一。数控系统刀具半径补偿加工工艺是指加工过程中刀具轨迹的规划、刀具几何参数的补偿以及加工逻辑的设计。本文在借鉴国内外数控系统设计的基础上,对现有的两种刀具半径补偿算法进行了深入的研究。总结出这两种算法的优点及不足之处,并在此基础上设计了一种新的刀具半径补偿算法。本论文主要研究工作如下:第一,首先对整个数控系统进行了分析。介绍数控系统的体系结构,包括其硬件体系结构与软件体系结构,并着重介绍加工程序解释器模块。第二,对现有的两种刀具半径补偿算法“B型刀具半径补偿算法”和“C型刀具半径补偿算法”进行研究,分析其各自的优点与不足之处。并在此基础上提出一种新型刀具半径补偿算法,该算法融合了现有两种刀具半径补偿算法的优点。第三,对新型刀具半径补偿算法进行实现。运用有向几何的数学思想来解决数控系统中有关刀具半径补偿的算法。给出了平面内有向几何中直线与圆弧的数学表达式,并利用有向直线及有向圆弧来表述数控系统中的刀具运动轨迹,给出了在平面内直线与直线、直线与圆弧以及圆弧与圆弧的交点计算公式。第四,对新型刀具半径补偿算法进行软件实现。并通过实验测试了该新型算法的性能。

全文目录


摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 引言  10-11
  1.2 国内外数控系统现状及发展趋势  11-13
    1.2.1 国内外数控系统现状  11-13
    1.2.2 数控技术发展的趋势  13
  1.3 课题研究背景  13-14
  1.4 本论文的组织结构  14-16
第二章 数控系统的体系结构  16-25
  2.1 数控系统硬件体系结构及功能  16-17
  2.2 数控系统软件模块及功能  17-22
    2.2.1 实时Linux操作系统的介绍与选择  17-19
    2.2.2 软件通讯机制  19-22
  2.3 控制器软件模块结构  22-23
  2.4 加工程序解释器模块  23-24
  2.5 本章小结  24-25
第三章 刀具半径补偿原理  25-39
  3.1 刀具半径补偿的概述  25-26
  3.2 刀具半径补偿的常见算法  26-32
    3.2.1 B型刀具半径补偿  27-30
    3.2.2 C型刀具半径补偿  30-32
  3.3 两种常见刀具半径补偿算法的不足与改进  32-34
    3.3.1 B型刀具半径补偿算法的特点与不足之处  32-33
    3.3.2 C型刀具半径补偿算法的特点与不足之处  33-34
  3.4 融合两种刀具半径补偿算法的新型算法  34-38
    3.4.1 新型算法的算法逻辑顺序  35
    3.4.2 新型算法的线段间的连接转角方式  35-38
  3.5 本章小结  38-39
第四章 新型刀具半径补偿算法的设计与实现  39-64
  4.1 RS274/NGC语言简介  39-45
    4.1.1 RS274/NGC语言主要指令  39-42
    4.1.2 刀具半径补偿中常用的指令  42-45
  4.2 新型刀具半径补偿算法设计  45-59
    4.2.1 相邻两条线段间夹角计算算法  45-52
    4.2.2 B型、C型刀具半径补偿的实现算法  52-59
  4.3 新型刀具半径补偿算法的软件实现  59-63
    4.3.1 实现刀具半径补偿的简易流程  59-60
    4.3.2 函数“convert_straight_comp”和“convert_arc_comp”简介  60-63
  4.4 本章小结  63-64
第五章 数控系统实际测试与实验  64-74
  5.1 数控软件系统支撑模块简介  64-68
  5.2 新型刀具半径补偿算法测试  68-73
  5.3 本章小结  73-74
总结与展望  74-75
参考文献  75-78
攻读硕士学位期间取得的研究成果  78-79
致谢  79

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属切削加工及机床 > 程序控制机床、数控机床及其加工
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