仿形速度對(duì)于仿形加工的精度有主要影響，對(duì)于曲面過(guò)渡變化較大的型面，速度太快，仿形運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性較差，仿形精度就會(huì)很低。而對(duì)于仿形運(yùn)動(dòng)來(lái)講，未來(lái)路徑上的模型表面是未知的，因此仿形加工也就不可能有前瞻(Look-ahead)的功能。如果仿形加工始終采用一種速度，要想得到理想的精度，就不得不降低仿形速度，這樣就嚴(yán)重影響了加工效率。因此，在仿形過(guò)程中，針對(duì)不同的模型表面情況，采用特殊的控制方法，實(shí)時(shí)地調(diào)整仿形速度，進(jìn)而得到較高的仿形加工穩(wěn)定性和精度，就顯得極有意義了。 3@^>#U   
731h ~x!u  
1 仿形運(yùn)動(dòng)分析 b JfD\  
bQwdgc),s{  
對(duì)于仿形加工，仿形儀壓偏量的大小影響加工的穩(wěn)定性和精度。在仿形加工中總要設(shè)定一個(gè)預(yù)期的壓偏量，仿形過(guò)程中實(shí)際壓偏量越接近預(yù)期壓偏量，仿形穩(wěn)定性和精度就越高，反之，仿形穩(wěn)定性和精度就越低。 .3{[_iTM  
3P//H88LY  
圖1和圖2是仿形過(guò)程中模型型面、仿形速度及壓偏量的關(guān)系曲線(xiàn)圖，圖1a，圖2a為沿仿形方向截得的模型表面輪廓曲線(xiàn)圖，兩輪廓基本相同，圖1b、圖2b為與之對(duì)應(yīng)的仿形儀壓偏量變化圖，但速度不同。仿形過(guò)程中預(yù)期壓偏量為400μm。分析圖1和圖2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得到如下結(jié)論： dD
/t_ {h  
uxa=KM1H  
·平面仿形精度高于曲面仿形，且仿形精度受仿形速度的影響較��； 4%wq:y< )/  
·曲面過(guò)渡越平緩，實(shí)際的壓偏量越接近預(yù)期壓偏量，仿形精度也越高；曲面過(guò)渡越劇烈，實(shí)際壓偏量偏離預(yù)期壓偏量的值越大，精度就越低； CAUijMI@  
·曲面仿形速度對(duì)仿形精度的影響較大，在同樣的曲面上，仿形速度越大，仿形精度越低； 7qP4B9S  
·模型曲面上的形狀急劇變化處，如棱角、直壁、邊緣等處，仿形儀壓偏量變化很大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成不正常的離模現(xiàn)象。

rI0)F  
圖1 仿形壓偏量曲線(xiàn)(v=1000mm/min) 圖2 仿形壓偏量曲線(xiàn) (v=2000mm/min)

2 仿形控制的改進(jìn)方法
VQ`,#`wV  
uAu( +zV2  
仿形加工過(guò)程中，在模型曲面過(guò)渡平緩的位置時(shí)，可以采用較高的仿形速度，而當(dāng)仿形頭在接近模型曲面變化劇烈的位置時(shí)，通過(guò)特殊控制方法使之減速，這時(shí)仿形頭的速度較低，慣性較小，這樣就可以使超調(diào)和欠調(diào)減小到最低限度，進(jìn)而提高仿形加工的穩(wěn)定性和精度。同時(shí)也可提高仿形加工的效率。 Hp\Ddx >Jd  
!2}rtDE  
1）軟減速電位線(xiàn)法 hZAG (Z  
^^G-kg  
在仿形過(guò)程中，在模型棱角部分、曲面急劇變化等特殊位置附近設(shè)置軟減速電位線(xiàn)(圖3)。當(dāng)仿形頭在軟減速線(xiàn)控制范圍中時(shí)，以較低的速度進(jìn)行仿形加工，其余均采用較高的理想仿形速度。以XOZ平面掃描，Y方向周期進(jìn)給仿形方式為例進(jìn)行討論。軟減速電位線(xiàn)的節(jié)點(diǎn)用Point來(lái)表示： i2$*}Cu  
HEBqv+bG  
struct Point｛ -<Jq  
float X;∥節(jié)點(diǎn)的X方向坐標(biāo) LthGZ|>  
float Y;∥節(jié)點(diǎn)的Y方向坐標(biāo) S8O
)/Sg=  
｝P［n］; ∥N個(gè)節(jié)點(diǎn)

96c"I;\GXX  
圖3 軟減速電位線(xiàn)法

根據(jù)模型的特點(diǎn)，輸入num≤n個(gè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，就可以確定軟減速電位線(xiàn)的位置�？紤]到模型型面的復(fù)雜程度，可以最多設(shè)置m條軟減速電位線(xiàn)。下面討論中軟減速電位線(xiàn)個(gè)數(shù)取為m，節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)取為n。軟減速電位線(xiàn)用Line表示： U;\S(s}  
8+"10q-  
struct Line｛ *(k%MTG  
struct P［n］∥軟減速電位線(xiàn)的節(jié)點(diǎn) ~|&="K4,:  
float rg;∥軟減速電位線(xiàn)的控制范圍 yeh8z:5Z O  
｝L［m］; ∥m條軟減速電位線(xiàn) 'pan9PW  
BwC<rOU  
2）自記錄控制法 su&t7
rJ
  
)ZHc$+fU  
在仿形加工過(guò)程中，利用自記錄控制法，記錄第一次掃描路徑中模型表面的形狀急劇變化處，如直壁、邊緣、折角等的位置。在以后的掃描路徑中，遇到這些位置，仿形速度提前降低，進(jìn)而避免仿形儀壓偏量的大幅度波動(dòng)，提高仿形加工穩(wěn)定性和精度。該控制方法針對(duì)的模型有一定局限性，比較適合圖3中的在某方向截面有類(lèi)似性的模型，但其程序?qū)崿F(xiàn)較為簡(jiǎn)單，并且實(shí)際中的模型也多為此種情況。 pd d|n2q  
ql^g~b  
當(dāng)然，也可以邊仿形邊記錄模型表面的特殊位置，即把新的特殊位置按一定格式(該格式應(yīng)與仿形方式相對(duì)應(yīng)，以便于查找)插入到記錄點(diǎn)的序列中去，并且始終檢查本采樣周期記錄點(diǎn)處壓偏量的變化情況，當(dāng)其實(shí)時(shí)值與預(yù)定壓偏量的差值小于某設(shè)定值時(shí)，便認(rèn)為該記錄點(diǎn)處的模型表面情況已平緩，進(jìn)而把該記錄點(diǎn)剔除。該過(guò)程要占用相當(dāng)?shù)腃PU時(shí)間，由于該控制模塊嵌在伺服控制模塊中，為中斷執(zhí)行方式，所以會(huì)對(duì)控制過(guò)程產(chǎn)生一定影響，比如數(shù)據(jù)采集的速度。程序?qū)崿F(xiàn)也較復(fù)雜。

Sv7 i! j  
圖4 軟減速電位線(xiàn)控制模塊程序框圖

在此，仍以XOZ平面掃描、Y方向周期進(jìn)給仿形方式為例。記錄采用偏差控制，僅記錄第一次仿形路徑上的特殊位置。在仿形過(guò)程中，當(dāng)實(shí)際仿形壓偏量Dact與預(yù)期壓偏量Ddes的偏差|Dact-Ddes|≥Dlim(其中Dlim是預(yù)定的偏差量)，則記錄該位置點(diǎn)。為了避免記錄點(diǎn)記錄得過(guò)密，而占用過(guò)多內(nèi)存，且在實(shí)際應(yīng)用上不具意義，通過(guò)實(shí)驗(yàn)人為設(shè)定一個(gè)最大記錄距離，當(dāng)本采樣點(diǎn)與前一記錄點(diǎn)的距離小于該最大距離時(shí)，該點(diǎn)不作為被記錄點(diǎn)。利用鏈表結(jié)構(gòu)有利于節(jié)省內(nèi)存，且便于記錄和查找，可節(jié)省時(shí)間。記錄點(diǎn)用以下Learn表示 "YJ[$TG  
s=MT,  
struct Learn｛ >;)2NrJV  
float X;∥記錄點(diǎn)的位置 8;TAb.r  
int Dir;∥減速的方向  ]nUR;8  
struct learn*next; ##H;Yb  
｝; k({2yc#RD&  
eUt=n)*`  
該控制方法的程序?qū)崿F(xiàn)見(jiàn)圖5、圖6。其中Fdir為仿形方向，F(xiàn)lg為減速標(biāo)志，Xact為實(shí)時(shí)的仿形頭位置。

+UzXN
$73  
圖5 “自記錄”記錄模塊程序框圖

}sv!=^}BY3  
圖6 “自記錄”判斷模塊程序框圖

3 實(shí)驗(yàn) t9.,/o,  
aqF+zPKs6  
對(duì)這兩種控制方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，仍采用圖1、2中的模型截面進(jìn)行仿形，理想仿形速度為2000mm/min，低速度為1000mm/min。在“軟減速電位線(xiàn)法”中，兩條軟電位線(xiàn)對(duì)應(yīng)于截面的節(jié)點(diǎn)分別在X，Y=10mm和X，Y=75mm處，控制范圍為20mm，仿形過(guò)程中記錄實(shí)時(shí)壓偏量變化情況，得到圖7的壓偏量與位置關(guān)系圖。通過(guò)分析可以得出，在0～10mm、30～75mm及最終路徑上，雖采用較高速度，但由于模型型面變化較為平緩，壓偏量波動(dòng)較小。在10～30mm、75～95mm型面變化較為劇烈的特殊位置上，由于采用了低速度，壓偏量波動(dòng)情況明顯好于圖2中的情況。在“自記錄控制法”中，預(yù)定的偏差量為50μm，記錄壓偏量波動(dòng)情況，會(huì)得到同圖7極為類(lèi)似的圖形，在此不再贅述。

wX ,h<\7  
圖7 軟減速電位線(xiàn)法壓偏量曲線(xiàn)圖

4 結(jié)束語(yǔ) XYjcJ  
~\$=w10  
1）實(shí)驗(yàn)證明，利用“軟減速電位線(xiàn)法”和“自記錄控制法”可以較好地解決由于模型表面形狀帶來(lái)的仿形加工不穩(wěn)定問(wèn)題，提高了仿形加工精度，同時(shí)也提高了仿形加工的效率； GM](=|
F  
f')c/Yw  
2）由于仿形速度對(duì)仿形精度有較大影響，如果要求較高的加工速度，可以利用數(shù)字化方法采集數(shù)據(jù)，處理后進(jìn)行數(shù)字化加工，這樣就可以避免仿形加工中高速度帶來(lái)的問(wèn)題，進(jìn)而獲得較高的加工精度； Q"%QQo}}  
*(G&B\  
3）同一曲面，同一仿形速度，不同的仿形方式，獲得的加工精度存在較大差異，因此應(yīng)當(dāng)針對(duì)具體模型的表面形狀，采用合適的仿形加工方式，以獲得理想的加工精度。