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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(guò)，具有自動(dòng)化加工及五軸聯(lián)動(dòng)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(guò)仿真機(jī)床進(jìn)行仿真驗(yàn)證，進(jìn)而通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行實(shí)際加工。目前已實(shí)現(xiàn)對(duì)DXF三維線(xiàn)型圖形信息、STL三維實(shí)體圖形信息的獲取并顯示，對(duì)三維直線(xiàn)、三維圓、三維橢圓、三維NURB S曲線(xiàn)等輪廓的加工。具體研究?jī)?nèi)容如下:
(1)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件及軟件架構(gòu):采用PC+DMC 4080運(yùn)動(dòng)控制器組建系統(tǒng)的硬件架構(gòu)，使用C#語(yǔ)言在.NET平臺(tái)上開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的軟件部分。通過(guò)分析系統(tǒng)的控制要求對(duì)運(yùn)動(dòng)控制器的功能參數(shù)進(jìn)行配置;通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)控制器諸多運(yùn)動(dòng)控制功能的比較分析，采用多維直線(xiàn)插補(bǔ)功能作為本系統(tǒng)的五軸聯(lián)動(dòng)控制功能。
(2)圖形文件識(shí)別:使用第三方.NET庫(kù)函數(shù)netDxf從DXF文件中讀取圓弧、圓、橢圓、直線(xiàn)、優(yōu)化多段線(xiàn)、多段線(xiàn)、NURB S曲線(xiàn)等圖元的三維信息。通過(guò)對(duì)STL文件的存儲(chǔ)實(shí)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(shí)體信息。
(3)曲線(xiàn)粗插補(bǔ)計(jì)算:通過(guò)分析DXF文件中三維圓、橢圓的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，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(duì)圓、橢圓的等角度逼近算法，并用此算法對(duì)三維圓、橢圓進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)密化。根據(jù)計(jì)算一般NURB S曲線(xiàn)的德布爾遞推公式，采用等節(jié)點(diǎn)矢量增量逼近算法對(duì)NURB S曲線(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)密化。并將上述逼近算法計(jì)算出的點(diǎn)坐標(biāo)導(dǎo)入AutoCAD中與原始圖形進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，同時(shí)對(duì)逼近算法的逼近誤差進(jìn)行計(jì)算分析。

(4)刀具姿態(tài)角及刀具位置偏置計(jì)算:加工三維曲線(xiàn)需要刀具運(yùn)動(dòng)到合適的位置并保持合適姿態(tài)，為此對(duì)描述刀具姿態(tài)的姿態(tài)角進(jìn)行計(jì)算，刀具旋轉(zhuǎn)一定的角度后刀具位置和目標(biāo)點(diǎn)之間有一定的偏移，對(duì)此進(jìn)行了刀具位置偏置計(jì)算。分析三維加工過(guò)程進(jìn)退刀損壞工件問(wèn)題，將進(jìn)退刀過(guò)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(duì)工件造成的損壞。對(duì)圓盤(pán)鋸加工豎曲線(xiàn)的刀具位姿進(jìn)行分析，并完成防過(guò)切刀具位置偏置處理。
(5)自動(dòng)生成加工代碼:根據(jù)以上分析計(jì)算所得數(shù)據(jù)分別自動(dòng)生成G代碼、Galil代碼。針對(duì)DMC-4080的插補(bǔ)路徑緩沖區(qū)空間有限，采用指令分組、實(shí)時(shí)查詢(xún)、條件發(fā)送的方法實(shí)現(xiàn)Galil指令連續(xù)加工。
(6)仿真驗(yàn)證及實(shí)際加工:通過(guò)VeriCut搭建五軸仿真機(jī)床，對(duì)曲線(xiàn)輪廓進(jìn)行加工仿真，驗(yàn)證上述分析處理的正確性。同時(shí)，通過(guò)PC加DMC 4080加機(jī)床的硬件平臺(tái)，對(duì)圓盤(pán)鋸加工豎曲線(xiàn)的處理進(jìn)行實(shí)際切割驗(yàn)證。仿真及實(shí)際加工結(jié)果表明，論文五軸數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化加工及五軸聯(lián)動(dòng)控制功能，證明了系統(tǒng)的實(shí)用價(jià)值。

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