● 摘要
数控加工技术是现代制造技术的基础，高速数控技术是现代数控技术发展趋势之一。高速数控技术涉及的内容非常广泛，其中插补技术是 CNC 系统实现轨迹控制的基础，是 CNC系统软件实现运动控制的核心模块，它直接决定着高速数控加工的进给速度和轨迹精度。本文课题来源于与广州数控设备有限公司的合作—开发具有自主知识产权的数控系统，提升国产数控装备生产能力，满足国内制造业对数控机床的需求。本论文针对高速加工数控系统的特点，首先从数控系统的结构分析出发，分析了数控系统的性能需求。基于ARM+DSP+FPGA的嵌入式数控系统硬件系统构架，设计搭建了插补算法模块的运行环境。在分析插补基本算法的基础上对直线和圆弧插补器进行了研究与实现。在实现直线加减速和S加减速控制算法的基础上，提出了三角函数加减速控制算法，使得算法简单，起停阶段柔性更好。为了提高数控加工效率，根据高速数控系统前瞻思想，建立了速度前瞻的数学模型并进行了较为深入的分析与研究，提出并实现了多程序段插补转接速度优化模型，对微小直线段进行五次曲线拟合并进行前瞻自适应控制，使得加工速度更加平滑，提高了数控系统的效率和精度。