第3期 2017年3月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)03000604
D0I: 10. 13462/j. cenki. mmtamt. 2017. 03. 002
基于圆弧过渡的五段S型加减速算法
司慧晓12，吴文江2.3，李浩1,2
No.3 Mar.2017
100049；2.中国科学院沈阳计算技术研究所高档数控国家工程研究中
(1，中国科学院大学北京
心，沈阳110168；3.沈阳高精数控智能技术股份有限公司，沈阳110168）
摘要：为提高加工速度，提出基于圆孤过渡的改进五段S型加减速算法，该算法包括五个运动阶段，并且加加速度分段线性连续变化，速度、加速度连续变化；基于圆弧的平滑过渡模型能使机床在微段间高速转接，提高加工效率，同时减小对机床的冲击。实验结采表明，该算法简单高效，能够使微小
线段高速平滑衔接，延长机床寿命，提高系统的柔性。关键词：S曲线加减速；圆弧过渡；加加速度线性变化
中图分类号：TH122；TG65
文献标识码：A
Acceleration/Deceleration Algorithm for Five-segment S-curve Based on Arc Transition
SI Hui-xiao*.2, WU Wen-jiang? , LI Hao*.2
( Graduate School of Chinese Academy of Sciences , Beijing 100049, China;2. National Engineering Research Center for High-End CNC, Shenyang Institute of Computing Technology , Chinese Academy of Sciences, Shen-yang 110168,China)
Abstract : To improve the processing speed, an improved five-segment S-curve acceleration and deceleration algorithm based on the transition arc is proposed. It has five movement stages : and makes jerk continuously linear change in respective segments, enabling velocity and acceleration continuously change; The smooth transition model based on arc can enable the machine transfer in high speed between the micro segments , im-prove the efficiency of processing and reduce the impact on machine as the same time. Experimental results show that the algorithm enables the machine drive in higher speed between the switching, extending the life of the machine tools, improving flexibility of the system.
Key words: s-shaped acceleration and deceleration ; circular arc transition;linear changing jerk
0引言
在复杂曲面的高速加工中，通常根据允许误差、机床动力学等约束条件使用CAD/CAM把复杂曲面离散成一系列连续微小线段。有很多因系影响微小线段间的加工效率和加工质量，例如在离散过程中并未充分虑微小线段间的平滑过渡等。因此在高速高精数控加工中，如果数控系统严格执行编程指令，对相邻微小线段间的轨迹和转接速度不做平滑过渡处理，可能会引起系统的频繁启停，对机床造成很大的冲击，并且难以在保证加工质量的前提下，提高加工效率
目前常用的加减速控制算法有直线加减速算法["]、S型加减速算法[8-10]、多项式加减速算法["]。直线加减速算法的加速度在启停及加减速结束时存在突
变，对系统造成很大的冲击，实际应用中效果不理想；多项式加减速算法计算复杂，难以满足数控系统的实时性要求"]；S型加减速算法具有柔性好、能够实现速度连续变化、加工质量高的特点，已经被应用到数控系统加工中。实践证明加加速度最大值反应系统的柔性，若取值大则冲击大；取值小会延长加工时间”。常用五段和七段S型加减速算法在整个路径上都保持加加速度最大值运行。刘筱提出根据微小线段之间的夹角大小，为不同的微段设置不同的加加速度最大值的加减速算法9（以下称常用五段加减速算法），这种算法模型虽然计算简单，在一定程度上缓解了对系统造成的冲击；但全程保持加加速度最大值仍对系统造成很大冲击，缩短机床寿命。赵期宇提出三次S曲线加减速控制算法，但是参数复杂，影响加工效率“）。
收稿日期：20160701；修回日期：20160805
*基金项目：2014年度"高格数控机床与基础制造装备"国家科技重大专项国产高档数控机床、系统及其技术在航空领域的综合应用验证及工艺研
荒(2014ZX04001051)
作者简介：司慧晓（1990一），女，河南商丘人，中国科学院大学沈阳计算技术研究所额士研究生，研究方向为数控技术，（E-mail)1298591817@
qq.com.
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