五轴加工三NURBS保精插值提升我国制造业精度

本文主要探讨了五轴加工线性微小刀具路径的三NURBS保精光顺插值方法，针对当前我国数控加工技术相对于发达国家存在的差距，该研究旨在提升我国制造业的整体技术水平。NURBS（非均匀有理B样条）曲线因其在数学和算法上的优越性，在复杂自由曲面加工中的应用越来越广泛。 研究的核心内容包括两个关键部分： 1. NURBS曲线插值方法：针对数控编程过程中产生的大量离散刀位数据，研究者提出了一种基于曲率自适应选取特征点的插值策略。这个方法首先通过计算每个数据点的曲率，选择分段点、曲率极大值点等作为特征点，以此构建初始NURBS插值曲线，并计算插值误差。当插值误差超过预设阈值时，会在相应曲率段内添加新特征点，不断优化插值曲线，直到所有数据点都达到预定精度。实际使用MATLAB进行验证，结果显示这种方法即使在减少原始数据时也能保持原始曲线的外形和精度。 2. 三NURBS保精光顺插值方法：针对一组可压缩数据的精度需求，提出了同时进行三条样条曲线保精插值的协调数据处理方法。此外，为了提高刀具与零件表面切削接触路径的精度，文章在现有的双NURBS样条加工轨迹基础上，构建包含刀具接触点的三NURBS曲线。通过采用对偶四元数法，对刀路进行光顺插值，精确计算节点矢量，从而生成刀心点、刀轴矢量点以及刀触点的NURBS曲线，最终实现误差精度要求下的连续光滑的三NURBS插值刀具路径。MATLAB的仿真实验验证显示，这种三NURBS保精光顺插值方法相比传统的线性刀路插值方法在精度和连续性上有显著优势。 这项研究不仅提升了五轴加工的精度和效率，还为我国制造业提供了改进数控加工技术的新思路，对于提升我国在复杂曲面加工领域的技术水平具有重要意义。