NURBS曲线曲面插补技术研究及其在数控系统中的应用

"本文主要探讨了数控系统中复杂曲线曲面插补技术的研究，特别是针对非均匀有理B样条（NURBS）曲线的插补算法和加减速控制策略。作者提出了一种动态变步长的自适应NURBS曲线插补方式，结合轮廓误差控制和进给加速度控制，提高了插补精度和加工效率。同时，文章还介绍了基于NURBS曲线对称性的实时插补减速点预测和S型加减速控制方法，提升了位置精度和速度过渡的平滑性。此外，作者通过MATLAB编程开发了一款NURBS曲面插补软件，并在开放式数控系统平台上对叶轮叶片曲面进行仿真分析，验证了算法的有效性和可行性。关键词包括：数控系统、插补、NURBS曲面和加减速控制。" 在数控技术领域，复杂曲线曲面的精确加工是提升产品质量和生产效率的关键。传统的数控系统通常使用直线和圆弧插补，对于复杂的几何形状，这种方法可能导致大量的程序段，增加系统的负担，并影响加工速度。NURBS曲线作为数学建模工具，能精确表示各种复杂形状，因此，对NURBS曲线的插补算法研究至关重要。 作者首先研究了NURBS曲线的性质和参数计算方法，提出了一种改进的参数快速递推式，用于插补预处理。这一方法能够实现动态变步长的自适应插补，兼顾插补精度和速度，从而优化加工过程。通过控制轮廓误差和进给加速度，能够在保证精度的同时最大化进给速度，提升加工效率。 在加减速控制方面，研究利用NURBS曲线的对称性，预测插补过程中的减速点，设计了一种S型加减速控制策略，即插补前的抛物线-直线-抛物线组合，避免了原有的繁琐弧长计算，增强了插补精度和实时性。 为了实际应用这些理论成果，作者用MATLAB编写了NURBS曲面插补软件，采用刀触点生成刀具路径，相较于传统的刀位点方法，提高了曲面加工的精度和效率。通过在开放式数控系统平台上进行实例仿真，证明了该软件和相关算法的有效性和实用性。 总结来说，这篇研究论文针对数控系统中复杂曲线曲面的插补问题，提出了创新的NURBS插补算法和加减速控制策略，旨在优化加工过程，提升加工质量和效率，对数控技术的发展具有积极的推动作用。