高速高精度五轴联动数控系统关键技术突破与应用

精度五轴联动数控系统关键技术研究是当前制造业发展的重要议题，它涉及到一个国家制造业技术水平的高端体现。董伯麟博士在合肥工业大学攻读机械制造自动化专业，其博士学位论文针对高速、高精度五轴联动数控系统的关键核心技术进行深入探讨，如刀具轨迹规划、数控插补算法以及伺服控制技术。 论文首先概述了五轴联动数控技术的重要性，它是数控技术中最复杂且最具挑战性的部分，尤其在追求高速和高精度的现代制造环境中。董伯麟的研究受到了国家自然科学基金项目的资助，该项目关注人机协同的车间数字化制造模式，以及基于移动通讯的辅助系统。 在刀具轨迹规划方面，论文对比了国内外现有的轨迹规划技术，如线性运动拟合和有理运动法，分析了它们的优缺点。董伯麟创新地提出了一种变节点矢量双NURBS样条拟合算法（简称双NURBS拟合法），通过改进刀具空间运动轨迹的拟合，实现了更高效、更精确的轨迹规划，同时显著降低了轨迹文件数据量。 在伺服控制技术上，论文采用了级联FIR滤波器技术优化数控系统的加减速控制，结合自适应速度控制方法，设计出三轴联动NURBS参数混合插补算法，这不仅提高了系统的加减速精度，还提升了整体效率。在此基础上，论文进一步拓展到五轴联动情况，提出了一种包含预处理、插补计算和机床运动逆解三个模块的NURBS参数混合插补算法，此算法成功提升了五轴联动机床的进给速度和加工精度，减少了冲击，从而显著改善了加工效率和精度。 此外，论文还针对自由曲线的加工，构建了轮廓误差模型，并利用基于轮廓误差传递函数的交叉耦合控制方法，对五轴联动加工过程中的误差进行了有效管理。这种控制策略对于提升自由曲面加工的质量至关重要。 董伯麟的这项研究为我国制造业的精密五轴联动数控技术发展提供了创新的技术支持，对于推动整个制造业向更高层次发展具有深远影响。