1 仿形运动分析

1. 平面仿形精度高于曲面仿形，且仿形精度受仿形速度的影响较小；
2. 曲面过渡越平缓，实际的压偏量越接近预期压偏量，仿形精度也越高；曲面过渡越剧烈，实际压偏量偏离预期压偏量的值越大，精度就越低；
3. 曲面仿形速度对仿形精度的影响较大，在同样的曲面上，仿形速度越大，仿形精度越低；
4. 模型曲面上的形状急剧变化处，如棱角、直壁、边缘等处，仿形仪压偏量变化很大，严重时会造成不正常的离模现象。

2 仿形控制的改进方法

1. 软减速电位线法
   在仿形过程中，在模型棱角部分、曲面急剧变化等特殊位置附近设置软减速电位线(图3)。当仿形头在软减速线控制范围中时，以较低的速度进行仿形加工，其余均采用较高的理想仿形速度。以XOZ平面扫描，Y方向周期进给仿形方式为例进行讨论。软减速电位线的节点用Point来表示：
   

   struct Point｛

   float X; float Y; ｝P［n］;

   ∥节点的X方向坐标 ∥节点的Y方向坐标 ∥N个节点

   
   

   图3 软减速电位线法

   图4 软减速电位线控制模块程序框图

   根据模型的特点，输入num≤n个节点坐标，就可以确定软减速电位线的位置。考虑到模型型面的复杂程度，可以最多设置m条软减速电位线。下面讨论中软减速电位线个数取为m，节点个数取为n。软减速电位线用Line表示：
   

   struct Line｛

   struct P［n］ float rg; ｝L［m］;

   ∥软减速电位线的节点 ∥软减速电位线的控制范围 ∥m条软减速电位线

2. 自记录控制法
   在仿形加工过程中，利用自记录控制法，记录第一次扫描路径中模型表面的形状急剧变化处，如直壁、边缘、折角等的位置。在以后的扫描路径中，遇到这些位置，仿形速度提前降低，进而避免仿形仪压偏量的大幅度波动，提高仿形加工稳定性和精度。该控制方法针对的模型有一定局限性，比较适合图3中的在某方向截面有类似性的模型，但其程序实现较为简单，并且实际中的模型也多为此种情况。
   当然，也可以边仿形边记录模型表面的特殊位置，即把新的特殊位置按一定格式(该格式应与仿形方式相对应，以便于查找)插入到记录点的序列中去，并且始终检查本采样周期记录点处压偏量的变化情况，当其实时值与预定压偏量的差值小于某设定值时，便认为该记录点处的模型表面情况已平缓，进而把该记录点剔除。该过程要占用相当的CPU时间，由于该控制模块嵌在伺服控制模块中，为中断执行方式，所以会对控制过程产生一定影响，比如数据采集的速度。程序实现也较复杂。
   在此，仍以XOZ平面扫描、Y方向周期进给仿形方式为例。记录采用偏差控制，仅记录第一次仿形路径上的特殊位置。在仿形过程中，当实际仿形压偏量Dact与预期压偏量Ddes的偏差|Dact-Ddes|≥Dlim(其中Dlim是预定的偏差量)，则记录该位置点。为了避免记录点记录得过密，而占用过多内存，且在实际应用上不具意义，通过实验人为设定一个最大记录距离，当本采样点与前一记录点的距离小于该最大距离时，该点不作为被记录点。利用链表结构有利于节省内存，且便于记录和查找，可节省时间。记录点用以下Learn表示
   

   struct Learn｛

   float X; int Dir; struct learn　*next; ｝;

   ∥记录点的位置 ∥减速的方向

   该控制方法的程序实现见图5、图6。其中Fdir为仿形方向，Flg为减速标志，Xact为实时的仿形头位置。
   

   图5 “自记录”记录模块程序框图

   图6 “自记录”判断模块程序框图

3 实验

4 结束语

1. 实验证明，利用“软减速电位线法”和“自记录控制法”可以较好地解决由于模型表面形状带来的仿形加工不稳定问题，提高了仿形加工精度，同时也提高了仿形加工的效率；
2. 由于仿形速度对仿形精度有较大影响，如果要求较高的加工速度，可以利用数字化方法采集数据，处理后进行数字化加工，这样就可以避免仿形加工中高速度带来的问题，进而获得较高的加工精度；
3. 同一曲面，同一仿形速度，不同的仿形方式，获得的加工精度存在较大差异，因此应当针对具体模型的表面形状，采用合适的仿形加工方式，以获得理想的加工精度。