第5期 2017年5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)05003204
D0I : 10. 13462/j. cnki. mmtamt. 2017. 05. 009
极坐标圆弧插补算法的计算仿真与实验验证
来旭辉，许燕，周建平
（新疆大学机械工程学院，乌鲁木齐
830047）
No.5 May2017
摘要：为减少铸造成型开模周期提高零件生产效率和质量，搭建了极坐标成型平台。阐速了极坐标相对直角坐标的优势，根据极坐标堆焊成型设备的结构综合逐点比较法及时间分割法，对极坐标下的圆弧插补算法进行了研和探索，提出了极坐标模式下的逐点比较插补算法，对极坐标特有的插补特殊点和关键点的插补精度进行了优化，并编写可视化软件对插补过程仿真分析。最后设计圆简插补实验通过对比得出该算法稳定可行。
关键词：极坐标成型；堆焊成型；逐点比较法；可视化软件
中图分类号：TH16;TG65
文献标识码：A
Computational Simulation and Experimental Verification of Polar Circular Interpolation Algorithm
LAI Xu-hui,XU Yan, ZHOU Jian-ping
( School of Mechanical Engineering, Xinjiang University, Urumqi 830047,China)
Abstract : In order to reduce the casting mold cycle and improve the production efficiency and quality of the parts, a polar coordinate welding forming equipment was developed. The advantage of polar coordinates rela-tive to rectangular coordinates is expounded, So we combines the structure of polar coordinate FDM equip-eaeaooaoeoaa interpolation algorithm in polar coordinates, we put forward a complete set of interpolation algorithm and op-timized the interpolation precision of the special points and the key points,and then simulate the interpolation process by visual software. Finally, the design of cylinder interpolation experiments show that the algorithm is stable and feasible.
Key words: polar forming; surfacing forming; point by point comparison; visualization software
0引言
金属快速成型是先进制造技术的重要分支，按照加工方式的不同可以分为电弧加工，激光加工和等离子加工等，诸如此类轮廊加工设备大多为直角框架结构或回转悬臂结构"，其中直角框架结构是在直角坐标的基础上进行开发研制的，对于回转悬臂结构则更适合结合自身特点以极坐标为基础进行配套软件开发，基于极坐标的加工设备可以很好地实现对圆锥曲线，阿基米德螺旋线等用极坐标参数描述的轨迹的拟合[]，可以在同等条件下加工出比直角坐标精度更高的工件，旋转结构可快速对零件内部进行测弧填充，保证成型后的零件具有良好的径向力学性能"，并且表面轮廊以弧线过渡，有效地避免了阶梯状外形的出现，成型后的金属零件可以直接或经过少量机械加工后就投入使用。
极坐标堆焊成型平台简介
现有的插补算法大多为直角坐标模式，采用直线段近二维面单元的方法(4]。而极坐标插补是以弧线拟合二维轮廊并以圆弧填充为主，成型后工件有较高的径向力学性能，且焊缝间为冶金结合，因此零件内部组织均勾，
收稿日期：20161020；修回日期：20161218
致密度高。较之激光成型等设备开发周期短，成本低3] 对于精度要求不高的场合有明显的优势。可分担大型零部件铸造的工作，且不受开模周期和场地的限制]
极坐标堆焊成型平台如图1所示，电机1通过同步轮带动双焊枪做周向运动可对模型的区域轮聊快速进行整圆或圆弧填充，电机2和电机3驱动焊枪径向运动，电机4 带动成型平面在2向做间歇性进给，4个电机协调配合构成一个空间的柱坐标区域。采用柱坐标加工方式成型的工件具有良好的径向力学性能，且单道焊缝间为冶金结合，致密度良好"]。模型轮廊用柱坐标插补方式勾勒，减少了以往的阶梯拟合的尖角数量，实现零件轮廊光滑过度。后面将以柱坐标数学模型，对极坐标焊成型设备的进给控制软件进行讨论和验证。
图1极坐标焊枪堆焊成型平台
*基金项目：自治区科技人才培养资助项目（gn2015yx008）
作者简介：来旭辉(1992—），男，陕西兴平人，新疆大学预土研究生，研究方向为金属快速成型与微机控制，（E-mail)2374999541@q9-com；通讯
作者：许熊(1975一），女，渐江东阳人，新大学数授，研究方向为数字化设计及风力发电机组研究，（E-mail)lilixiu_z@163.com
万方数据