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　　一、數(shù)控系統(tǒng)的離線插補

　　在數(shù)控系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的離線插補方法須先通過幾何造型系統(tǒng)進行造型，在此基礎上，通過人工交互方式輸入有關(guān)的加工工藝信息，再通過離線方式生成相關(guān)刀位文件，之后通過后處理生成具體機床的代碼指令序列。從中可以看出，這種離線方式不僅環(huán)節(jié)多，需消耗大量的人工和機時，占用較多的軟硬件資源，而且由于刀具路徑規(guī)劃與軌跡相分離，難以實現(xiàn)刀具尺寸的三維實時準確補償，使加工和編程需多次進行，延長了加工時間。同時，該過程需對大量數(shù)據(jù)進行編碼、解碼、傳送、存儲和處理，大大增加了出錯的概率，對數(shù)控的可靠性造成不利的影響。

　　為了避免離線編程的固有不足，人們提出了實時插補的技術(shù)，即數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)被加工曲面的有關(guān)信息，實時生成無干涉的刀位軌跡和產(chǎn)生刀具運動的控制指令，由此實現(xiàn)對加工過程的控制。但該方法對插補技術(shù)要求較高，即要求插補算法的效率高，因為要實施實時插補，插補系統(tǒng)必須在插補周期內(nèi)計算出下一步插補點的坐標，并進行干涉等相關(guān)技術(shù)的處理。因此，目前很多CNC 機床只能對直線和圓弧進行直接插補，還無法對曲面進行實時插補。為了改善上述狀況，我們仔細研究了數(shù)控加工和曲面實時插補的相關(guān)技術(shù)，提出了一種參數(shù)曲面的實時插補算法，該算法思路獨特，大大縮短了參數(shù)曲面實時插補的時間，顯著提高了實時插補效率，從而使自由曲面實時插補成為可能。

　　二、插補的基本原理

　　當前數(shù)控加工系統(tǒng)的插補方法主要分為兩大類：一類為脈沖增量插補，即行程標量插補：另一類為數(shù)據(jù)采樣插補，即時間標量插補。脈沖增量插補是用步進器在每一個脈沖時間內(nèi)的進距作為插補單位進行插補，此方法主要常見于開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中，用于直線和圓弧的插補，插補速度一般較慢。而數(shù)據(jù)采樣插補是以刀具在一個插補周期內(nèi)所走的距離進行插補，該方法可用于較為復雜的曲線的插補，且可實現(xiàn)快速插補?？紤]到脈沖增量插補一些固有的不足，本文采用數(shù)據(jù)采樣方法進行插補。該方法的原理是先根據(jù)進給速度和插補周期算出在一個插補周期內(nèi)刀具在合成速度方向上的進給量，之后在實際插補時根據(jù)實時測得的值和理論值的差通過伺服機構(gòu)控制各個運動軸進行插補。

　　三、參數(shù)曲面的實時插補

　　本文提出的曲面實時插補采用截平面法。該方法分成3部分。首先對被加工曲面進行離散化，然后用一組平行面對其進行截交，求出截交線，并求出初始插補點，最后對這些初始插補點進行干涉處理生成刀位軌

　　參數(shù)曲面的離散化

　　對于參數(shù)曲面的離散化，目前研究比較多。本文采用四叉樹對曲面進行自適應三角形離散化，即首先根據(jù)曲面要求的加工精度計算出離散時允許的離散精度，再根據(jù)此離散精度對曲面進行遞歸細分，當其中的子曲面片在遞歸細分過程中被判定在離散精度允許精度內(nèi)為局部平坦時則停止對其進一步細分，這樣一直進行到所有的子曲面片都為局部平坦為止。之后，通過取局部平坦的子曲面片四個角點的中心將每個子曲面片轉(zhuǎn)化為四個三角形片。這樣，經(jīng)過離散化后，該參數(shù)曲面將有一系列三角平面片代替。