五軸石材橋切機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的研究內(nèi)容
本文的五軸石材橋切機(jī)數(shù)控系統(tǒng)從圖形文件獲取目標(biāo)圖形信息，經(jīng)過，具有自動化加工及五軸聯(lián)動功能。能夠PC機(jī)處理生成數(shù)控代碼，利用數(shù)控代碼通過仿真機(jī)床進(jìn)行仿真驗證，進(jìn)而通過運動控制器進(jìn)行實際加工。目前已實現(xiàn)對DXF三維線型圖形信息、STL三維實體圖形信息的獲取并顯示，對三維直線、三維圓、三維橢圓、三維NURB S曲線等輪廓的加工。具體研究內(nèi)容如下: (1)設(shè)計系統(tǒng)的硬件及軟件架構(gòu):采用PC+DMC 4080運動控制器組建系統(tǒng)的硬件架構(gòu)，使用C#語言在.NET平臺上開發(fā)系統(tǒng)的軟件部分。通過分析系統(tǒng)的控制要求對運動控制器的功能參數(shù)進(jìn)行配置;通過對運動控制器諸多運動控制功能的比較分析，采用多維直線插補(bǔ)功能作為本系統(tǒng)的五軸聯(lián)動控制功能。 (2)圖形文件識別:使用第三方.NET庫函數(shù)netDxf從DXF文件中讀取圓弧、圓、橢圓、直線、優(yōu)化多段線、多段線、NURB S曲線等圖元的三維信息。通過對STL文件的存儲實例的分析，采用逐行讀取的方法使用C#編程從STL文件中讀取三維實體信息。 (3)曲線粗插補(bǔ)計算:通過分析DXF文件中三維圓、橢圓的數(shù)據(jù)特點，使用向量法推導(dǎo)出三維圓、橢圓以角度為參數(shù)的參數(shù)方程，進(jìn)而提出針對圓、橢圓的等角度逼近算法，并用此算法對三維圓、橢圓進(jìn)行數(shù)據(jù)點密化。根據(jù)計算一般NURB S曲線的德布爾遞推公式，采用等節(jié)點矢量增量逼近算法對NURB S曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)點密化。并將上述逼近算法計算出的點坐標(biāo)導(dǎo)入AutoCAD中與原始圖形進(jìn)行對比驗證，同時對逼近算法的逼近誤差進(jìn)行計算分析。 (4)刀具姿態(tài)角及刀具位置偏置計算:加工三維曲線需要刀具運動到合適的位置并保持合適姿態(tài)，為此對描述刀具姿態(tài)的姿態(tài)角進(jìn)行計算，刀具旋轉(zhuǎn)一定的角度后刀具位置和目標(biāo)點之間有一定的偏移，對此進(jìn)行了刀具位置偏置計算。分析三維加工過程進(jìn)退刀損壞工件問題，將進(jìn)退刀過程的刀具位姿處理成法向進(jìn)退刀，避免了三維加工中進(jìn)刀、退刀對工件造成的損壞。對圓盤鋸加工豎曲線的刀具位姿進(jìn)行分析，并完成防過切刀具位置偏置處理。 (5)自動生成加工代碼:根據(jù)以上分析計算所得數(shù)據(jù)分別自動生成G代碼、Galil代碼。針對DMC-4080的插補(bǔ)路徑緩沖區(qū)空間有限，采用指令分組、實時查詢、條件發(fā)送的方法實現(xiàn)Galil指令連續(xù)加工。 (6)仿真驗證及實際加工:通過VeriCut搭建五軸仿真機(jī)床，對曲線輪廓進(jìn)行加工仿真，驗證上述分析處理的正確性。同時，通過PC加DMC 4080加機(jī)床的硬件平臺，對圓盤鋸加工豎曲線的處理進(jìn)行實際切割驗證。仿真及實際加工結(jié)果表明，論文五軸數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了自動化加工及五軸聯(lián)動控制功能，證明了系統(tǒng)的實用價值。
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