基于NURBS曲线拟合的微段高速自适应加工算法

沈 斌 齐党进 樊留群，2 朱志浩，2

1.同济大学，上海，200092 2.同济大学－沈阳机床研究院，上海，201804

0 引言

虽然自由曲线曲面直接插补方式已成为数控加工的主流，但以微小直线段离散化曲线加工路径的微段加工方式仍被广泛地应用。该方式借助CAM软件，通过后置处理将连续加工路径离散化为大量的微小直线段，并生成数控程序文件后，数控系统根据由微小直线段组成的折线进行插补和加工。但是，微段加工方式下加工程序量过大和需要频繁加减速来满足加工精度要求饱受诟病。!

为了实现微小直线段的高速平滑加工，提高加工效率，国内外学者做了大量的研究工作。徐志明等［1］用递归算法求得微段转接点处的最大允许进给速度；王宇晗等［2］利用微小线段速度衔接数学模型求得进给速度限制的近似最优解；许海峰等［3］通过改进和完善上述模型，给出了离散化下的速度限制值计算方法；彭芳瑜等［4］进一步考虑了机床的动力学约束；黄昕等［5］提出了一种以最大进给速度为目标，通过双向扫描算法，获得拐点处的最优进给速度的算法；叶伟等［6］和李小清等［7］也根据各自的微小段加工速度、加速度衔接模型改进了微段加工方法；冷洪滨等［8］进一步对单轴的运动速度进行限制来改善加工；杨开明等［9］则通过在相邻程序段间加入过渡段，在牺牲局部精度的前提下实现速度的平滑。

但是，以上算法无法满足高速、高精加工的需求。为此，将微小直线段用多项式曲线、三次样条和B样条等进行拟合，然后进行直接插补成为更好的改进方向。……