Un Interpolador NURBS Adaptado con un Método Optimizado de Programación de Velocidad de Alimentación conmutado
Autores: Zhou, Xiaoyang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un Interpolador NURBS Adaptado con un Método Optimizado de Programación de Velocidad de Alimentación conmutado
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Precisión de procesamiento
Programación de la tasa de alimentación
Eficiencia de mecanizado
Interpolación en tiempo real
Limitaciones cinéticas
Método fuera de línea
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Con la creciente demanda de precisión en el procesamiento en la industria manufacturera, la programación de la tasa de alimentación es un componente crucial para lograr la calidad de procesamiento de superficies complejas. Un perfil de tasa de alimentación suave no solo garantiza la calidad del mecanizado, sino que también mejora la eficiencia del mecanizado. Aunque el método típico de programación de la tasa de alimentación fuera de línea posee buena eficiencia de procesamiento, puede no proporcionar una solución óptima debido al problema NP-difícil causado por la programación de la tasa de alimentación de segmentos de curva continua, lo que resulta fácilmente en limitaciones cinéticas excesivas y fluctuaciones en la tasa de alimentación en una interpolación en tiempo real. En cambio, el método FIR (Respuesta Impulso Finito) se utiliza ampliamente para realizar la interpolación en el procesamiento en tiempo real. Sin embargo, el método FIR filtrará una gran cantidad de señales de alta frecuencia, lo que lleva a una baja eficiencia de procesamiento. Además, se requiere una mayor aceleración o desaceleración para garantizar que la interpolación pase por el final del segmento a una tasa de alimentación predefinida y la desaceleración en el perfil de la tasa de alimentación aparece antes, lo que permite que la interpolación supere fácilmente la limitación cinética. En la actualidad, un método simple fuera de línea o en línea no puede realizar la optimización global del perfil de la tasa de alimentación y garantizar la eficiencia del mecanizado. Además, la programación actual de la tasa de alimentación que considera tanto métodos fuera de línea como en línea no tiene en cuenta la situación en la que la llamada de datos fuera de línea y los datos de predicción en línea llevarán a una disminución en el rendimiento en tiempo real del sistema CNC. Además, los datos de programación de la tasa de alimentación en tiempo real tienden a dominar todo el proceso de interpolación, reduciendo así el efecto de los datos de programación de la tasa de alimentación fuera de línea. Por lo tanto, basado en la trayectoria de la herramienta con continuidad C (Cúbicamente Continuamente Diferenciable), este documento presenta primero una unidad de interpolación básica relevante al perfil de tasa de alimentación de interpolación en forma de S. Luego, se propone una estrategia de suavizado local fuera de línea para suavizar el perfil de la tasa de alimentación y reducir el exceso de limitaciones cinéticas y fluctuaciones en la tasa de alimentación causadas por aceleraciones y desaceleraciones frecuentes. Además, se presenta una estrategia de suavizado global en línea basada en los datos generados por la pre-interpolación fuera de línea. Además, se proponen condiciones de inicio y cierre de sesión FIR para suavizar aún más el perfil de la tasa de alimentación y mejorar el rendimiento en tiempo real y la eficiencia del mecanizado. El estudio de caso valida que el método propuesto tiene un mejor rendimiento en resultados cinéticos en comparación con los métodos típicos fuera de línea y FIR tanto en el experimento de simulación como en los experimentos de mecanizado reales. Especialmente, en experimentos de procesamiento reales, el método propuesto obtiene una reducción del 28% en errores de contorno. Además, el método propuesto en comparación con el método FIR obtiene un aumento del 15% en la eficiencia del mecanizado, pero solo una disminución del 4% en comparación con el método típico fuera de línea.
Descripción
Con la creciente demanda de precisión en el procesamiento en la industria manufacturera, la programación de la tasa de alimentación es un componente crucial para lograr la calidad de procesamiento de superficies complejas. Un perfil de tasa de alimentación suave no solo garantiza la calidad del mecanizado, sino que también mejora la eficiencia del mecanizado. Aunque el método típico de programación de la tasa de alimentación fuera de línea posee buena eficiencia de procesamiento, puede no proporcionar una solución óptima debido al problema NP-difícil causado por la programación de la tasa de alimentación de segmentos de curva continua, lo que resulta fácilmente en limitaciones cinéticas excesivas y fluctuaciones en la tasa de alimentación en una interpolación en tiempo real. En cambio, el método FIR (Respuesta Impulso Finito) se utiliza ampliamente para realizar la interpolación en el procesamiento en tiempo real. Sin embargo, el método FIR filtrará una gran cantidad de señales de alta frecuencia, lo que lleva a una baja eficiencia de procesamiento. Además, se requiere una mayor aceleración o desaceleración para garantizar que la interpolación pase por el final del segmento a una tasa de alimentación predefinida y la desaceleración en el perfil de la tasa de alimentación aparece antes, lo que permite que la interpolación supere fácilmente la limitación cinética. En la actualidad, un método simple fuera de línea o en línea no puede realizar la optimización global del perfil de la tasa de alimentación y garantizar la eficiencia del mecanizado. Además, la programación actual de la tasa de alimentación que considera tanto métodos fuera de línea como en línea no tiene en cuenta la situación en la que la llamada de datos fuera de línea y los datos de predicción en línea llevarán a una disminución en el rendimiento en tiempo real del sistema CNC. Además, los datos de programación de la tasa de alimentación en tiempo real tienden a dominar todo el proceso de interpolación, reduciendo así el efecto de los datos de programación de la tasa de alimentación fuera de línea. Por lo tanto, basado en la trayectoria de la herramienta con continuidad C (Cúbicamente Continuamente Diferenciable), este documento presenta primero una unidad de interpolación básica relevante al perfil de tasa de alimentación de interpolación en forma de S. Luego, se propone una estrategia de suavizado local fuera de línea para suavizar el perfil de la tasa de alimentación y reducir el exceso de limitaciones cinéticas y fluctuaciones en la tasa de alimentación causadas por aceleraciones y desaceleraciones frecuentes. Además, se presenta una estrategia de suavizado global en línea basada en los datos generados por la pre-interpolación fuera de línea. Además, se proponen condiciones de inicio y cierre de sesión FIR para suavizar aún más el perfil de la tasa de alimentación y mejorar el rendimiento en tiempo real y la eficiencia del mecanizado. El estudio de caso valida que el método propuesto tiene un mejor rendimiento en resultados cinéticos en comparación con los métodos típicos fuera de línea y FIR tanto en el experimento de simulación como en los experimentos de mecanizado reales. Especialmente, en experimentos de procesamiento reales, el método propuesto obtiene una reducción del 28% en errores de contorno. Además, el método propuesto en comparación con el método FIR obtiene un aumento del 15% en la eficiencia del mecanizado, pero solo una disminución del 4% en comparación con el método típico fuera de línea.