仿形速度對于仿形加工的精度有主要影響铃剔，對于曲面過渡變化較大的型面绰瘾，速度太快片侧，仿形運動穩(wěn)定性較差杏紫，仿形精度就會很低钙瘫。而對于仿形運動來講，未來路徑上的模型表面是未知的申蔗，因此仿形加工也就不可能有前瞻(Look-ahead)的功能侯砸。如果仿形加工始終采用一種速度挨奶，要想得到理想的精度，就不得不降低仿形速度俗衍，這樣就嚴重影響了加工效率粥萍。因此，在仿形過程中簸隅，針對不同的模型表面情況榨惭，采用特殊的控制方法，實時地調(diào)整仿形速度妓浮，進而得到較高的仿形加工穩(wěn)定性和精度忿项，就顯得極有意義了。

1 仿形運動分析

對于仿形加工城舞，仿形儀壓偏量的大小影響加工的穩(wěn)定性和精度轩触。在仿形加工中總要設(shè)定一個預(yù)期的壓偏量，仿形過程中實際壓偏量越接近預(yù)期壓偏量家夺，仿形穩(wěn)定性和精度就越高脱柱，反之，仿形穩(wěn)定性和精度就越低拉馋。

圖1和圖2是仿形過程中模型型面榨为、仿形速度及壓偏量的關(guān)系曲線圖，圖1a煌茴，圖2a為沿仿形方向截得的模型表面輪廓曲線圖随闺，兩輪廓基本相同，圖1b蔓腐、圖2b為與之對應(yīng)的仿形儀壓偏量變化圖矩乐，但速度不同。仿形過程中預(yù)期壓偏量為400μm回论。分析圖1和圖2的實驗結(jié)果恋猜，可以得到如下結(jié)論：

·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星缦贰嚷；
·曲面過渡越平緩，實際的壓偏量越接近預(yù)期壓偏量战决，仿形精度也越高泵位；曲面過渡越劇烈，實際壓偏量偏離預(yù)期壓偏量的值越大蔗承，精度就越低拢给；
·曲面仿形速度對仿形精度的影響較大蛹协，在同樣的曲面上主瘸，仿形速度越大褥疆，仿形精度越低；
·模型曲面上的形狀急劇變化處糊怖，如棱角永铛、直壁、邊緣等處捻艳，仿形儀壓偏量變化很大驾窟，嚴重時會造成不正常的離模現(xiàn)象认轨。

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

2 仿形控制的改進方法

仿形加工過程中绅络，在模型曲面過渡平緩的位置時，可以采用較高的仿形速度嘁字，而當仿形頭在接近模型曲面變化劇烈的位置時恩急，通過特殊控制方法使之減速，這時仿形頭的速度較低纪蜒，慣性較小衷恭，這樣就可以使超調(diào)和欠調(diào)減小到最低限度，進而提高仿形加工的穩(wěn)定性和精度纯续。同時也可提高仿形加工的效率随珠。

1）軟減速電位線法

在仿形過程中，在模型棱角部分猬错、曲面急劇變化等特殊位置附近設(shè)置軟減速電位線(圖3)窗看。當仿形頭在軟減速線控制范圍中時，以較低的速度進行仿形加工倦炒，其余均采用較高的理想仿形速度郑舷。以XOZ平面掃描，Y方向周期進給仿形方式為例進行討論锌拱。軟減速電位線的節(jié)點用Point來表示：

struct Point｛
float X;∥節(jié)點的X方向坐標
float Y;∥節(jié)點的Y方向坐標
｝P［n］; ∥N個節(jié)點

圖3 軟減速電位線法

根據(jù)模型的特點肘鹅，輸入num≤n個節(jié)點坐標，就可以確定軟減速電位線的位置姿抒∑婷牛考慮到模型型面的復雜程度，可以最多設(shè)置m條軟減速電位線茂蓬。下面討論中軟減速電位線個數(shù)取為m栖啰，節(jié)點個數(shù)取為n。軟減速電位線用Line表示：

struct Line｛
struct P［n］∥軟減速電位線的節(jié)點
float rg;∥軟減速電位線的控制范圍
｝L［m］; ∥m條軟減速電位線

2）自記錄控制法

在仿形加工過程中吴钧，利用自記錄控制法劫漠，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、邊緣拄弯、折角等的位置兜飒。在以后的掃描路徑中，遇到這些位置贞盯，仿形速度提前降低音念，進而避免仿形儀壓偏量的大幅度波動，提高仿形加工穩(wěn)定性和精度躏敢。該控制方法針對的模型有一定局限性闷愤，比較適合圖3中的在某方向截面有類似性的模型，但其程序?qū)崿F(xiàn)較為簡單件余，并且實際中的模型也多為此種情況讥脐。

當然，也可以邊仿形邊記錄模型表面的特殊位置啼器，即把新的特殊位置按一定格式(該格式應(yīng)與仿形方式相對應(yīng)攘烛，以便于查找)插入到記錄點的序列中去，并且始終檢查本采樣周期記錄點處壓偏量的變化情況镀首，當其實時值與預(yù)定壓偏量的差值小于某設(shè)定值時坟漱，便認為該記錄點處的模型表面情況已平緩，進而把該記錄點剔除更哄。該過程要占用相當?shù)腃PU時間芋齿，由于該控制模塊嵌在伺服控制模塊中，為中斷執(zhí)行方式用玷，所以會對控制過程產(chǎn)生一定影響秤瞒，比如數(shù)據(jù)采集的速度。程序?qū)崿F(xiàn)也較復雜疗涎。

圖4 軟減速電位線控制模塊程序框圖

在此侵透，仍以XOZ平面掃描、Y方向周期進給仿形方式為例理若。記錄采用偏差控制逞脚，僅記錄第一次仿形路徑上的特殊位置。在仿形過程中涡似，當實際仿形壓偏量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)霸篡，則記錄該位置點。為了避免記錄點記錄得過密怨怒，而占用過多內(nèi)存吹毫，且在實際應(yīng)用上不具意義，通過實驗人為設(shè)定一個最大記錄距離榴痢，當本采樣點與前一記錄點的距離小于該最大距離時龟卷，該點不作為被記錄點同诫。利用鏈表結(jié)構(gòu)有利于節(jié)省內(nèi)存，且便于記錄和查找樟澜，可節(jié)省時間误窖。記錄點用以下Learn表示

struct Learn｛
float X;∥記錄點的位置
int Dir;∥減速的方向
struct learn*next;
｝;

該控制方法的程序?qū)崿F(xiàn)見圖5、圖6往扔。其中Fdir為仿形方向，F(xiàn)lg為減速標志熊户，Xact為實時的仿形頭位置萍膛。

圖5 “自記錄”記錄模塊程序框圖

圖6 “自記錄”判斷模塊程序框圖

3 實驗

對這兩種控制方法進行實驗，仍采用圖1嚷堡、2中的模型截面進行仿形蝗罗，理想仿形速度為2000mm/min，低速度為1000mm/min蝌戒。在“軟減速電位線法”中串塑，兩條軟電位線對應(yīng)于截面的節(jié)點分別在X，Y=10mm和X北苟，Y=75mm處桩匪，控制范圍為20mm，仿形過程中記錄實時壓偏量變化情況酌涮，得到圖7的壓偏量與位置關(guān)系圖冶侮。通過分析可以得出，在0～10mm丑炒、30～75mm及最終路徑上们萄，雖采用較高速度，但由于模型型面變化較為平緩芬阀，壓偏量波動較小焦驰。在10～30mm、75～95mm型面變化較為劇烈的特殊位置上讽渐，由于采用了低速度搭照，壓偏量波動情況明顯好于圖2中的情況。在“自記錄控制法”中揭斥，預(yù)定的偏差量為50μm选癣，記錄壓偏量波動情況，會得到同圖7極為類似的圖形廊席，在此不再贅述杰刽。

圖7 軟減速電位線法壓偏量曲線圖

4 結(jié)束語

1）實驗證明，利用“軟減速電位線法”和“自記錄控制法”可以較好地解決由于模型表面形狀帶來的仿形加工不穩(wěn)定問題王滤，提高了仿形加工精度贺嫂，同時也提高了仿形加工的效率滓鸠；

2）由于仿形速度對仿形精度有較大影響，如果要求較高的加工速度第喳，可以利用數(shù)字化方法采集數(shù)據(jù)糜俗，處理后進行數(shù)字化加工，這樣就可以避免仿形加工中高速度帶來的問題曲饱，進而獲得較高的加工精度悠抹；

3）同一曲面，同一仿形速度扩淀，不同的仿形方式楔敌，獲得的加工精度存在較大差異，因此應(yīng)當針對具體模型的表面形狀驻谆，采用合適的仿形加工方式卵凑，以獲得理想的加工精度。

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