第8期 2017年8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)08011702
D0I : 10. 13462/j. cnki. mmtamt. 2017. 08. 030
曲面加工数控系统分析与研究
邓中华
（长沙航空职业技术学院，长沙410124）
No.8 Aug.2017
摘要：计算机数控技术是通过数字信息技术及工作过程控制技术对机械运动进行控制，其关键技术为逆向数字处理工程，该工程对后续模型重建的难易程度及准确性具有决定性作用。为了提高机械加工速度及加工精度，文中分析了目前计算机数控装置可加工的复杂曲面，并对自动控制系统进行分析研究，该研究在一定程度上提高了计算机数控系统的加工速度、加工精度及加工效率，对优化机械加工控制系统具有一定指导意义。
关键词：自动控制：计算机数控加工：控制工程
中图分类号：TH166；TG659
文献标识码：A
Analysis and Research of NC System for Surface Machining
DENG Zhong-hua
(Changsha Aeronautical Vocational and Technical College,Changsha 410124, China)
Abstract : Computer numerical control technology is the control technology of digital information technology and the work process control of mechanical motion, the key technology for reverse engineering of the project of digital processing, reconstruction of the subsequent model difficult degree and accuracy play a decisive role. In order to improve the machining speed and machining precision, this paper analyzes the current com-plex surface CNC machining equipment, and the analysis of the research on automatic control system, the research of improving the processing speed, computer numerical control system of the machining accuracy and machining efficiency to a certain extent, it has certain guiding significance for the optimization of machi ning control system.
Key words: automatic control;computer numerical control;control engineering
0引言
随着科技的不断发展，各种高附加值产品的光学组件已经转向具有微结构特点、非回转对称的复杂自由曲面光学元件，它们是光电信息技术和光通讯不可缺少的关键元件。而该技术在我国尚不成熟，非球面加工的难题一直困扰中国光学工业的发展。为此，本文以曲面数控加工系统为切人点，对曲面加工进行研究分析。计算机数控加工工艺设计作为数控程序设计的核心部分，只有将其科学的融入数控程序设计，计算机数控加工才能达到高质量、高水平要求[1]。计算机数控技术是一项改进工艺，其目的是确定加工方法、设计加工程序等。计算机数控技术主要包括选择加工程序，确定加工工序和加工路线，确定夹紧方式，选择合适机床、切割参数及热处理、附加工艺等；同时，充分考虑计算机数控机床使用功能，发挥数控机床的性能，尽
可能选择最短加工路线(2)。 1复杂曲面加工定位
自由曲面作为一种不规则的复杂非旋转曲面，难以
通过数学表达式进行准确描述，通常采用大量离散数据点进行描述3。对于每一个数据点，均存在一个最大曲率面和最小曲率面。用k，表示最大主曲率，，表示最小主曲率，根据高斯曲率K和平均曲率H可得主曲率4]：
K = k, + kz(H= 2
由高斯曲率K和平均曲率H，可确定曲面的8个参数：峰面、脊面、鞍脊、平面、极小面、凹面、谷面和鞍谷[5]。最大主曲率，和最小主曲率，的乘积称为曲面于该点的高斯曲率，其反映了曲面于两点之间的弯曲程度。加工曲面时应在高斯曲率较大的临界值处进行，首先需定位安装，安装时必须保证定位余量均匀；其次尽量减少复杂加工表面的加工工作量，以提高复杂曲面的加工效率[6]。
曲面匹配实际上是空间校准工艺中同一曲面在两个不同坐标系中的两种表示方式7]。三轴加工的粗糙底面作为底面加工的粗定位基准，由于铸造过程中模具的加工误差，导致底面加工存在加工误差和定位误差"]，如图1所示。同时，铸造模具曲面变形，导致加
收稿日期：2017-02-16；修回日期：2017-04-06
*基金项目：国家自然科学青年基金项目：一种新型自锐性金刚石纤维砂轮的研制及磨削机理研究(51205126）
作者简务芳数据982一），男，潮北恩施人，长沙航空职业技术学院讲师，硕士，研究方向为机械设计、机械制造、数控机床应用、机床加工，（E一
mail) dengzhonghua010@ 126. com。