基于SERCOS总线的永磁同步电机伺服驱动器研究

基于SERCOS总线通信协议,采用TMSF2812型DSP和FPGA,设计了全数字交流伺服驱动装置.该驱动适合于多轴伺服系统,各轴具有更好的同步性能.论文详细介绍了系统方案、硬件设计、主要功能和性能指标.在数控铣床上加工测试表明,该伺服驱动器可以达到1μm加工精度,同时系统的静动态特性和加工后工件的光洁度均达到要求,满足了数控机床进给伺服的实际生产需求.     

基于CAN总线的分布式伺服系统通信协议的研究

提出了一种基于CAN总线的分布式伺服运动控制方案,针对数控系统对多轴运动控制严格的同步要求,设计了一种“分时通信、同步执行”协议模型,有效地降低了同步运动控制对现场总线带宽的依赖。文章对分布式运动控制的网络拓扑结构、数据通信和运动同步协议模型、数据帧格式以及通信的实时性等关键技术问题进行了比较详细的论述。最后将上述协议模型用于CAN总线分布式三轴数控系统进行实验,结果证明该系统在通信实时性和运动同步控制方面具有良好的性能。     

基于FPGA的数控系统现场总线时钟同步技术

在采用现场总线技术的高速高精度多轴数控加工中,分布时钟的同步精度严重影响着加工轨迹以及加工精度.根据IEEE1588协议,提出一种基于FPGA的数控系统现场总线时钟同步方法,实现了主站与从站控制芯片.并通过将基于FPGA的实现方法与软件实现方法进行对比分析,论证了基于FPGA的实现方法可以获取更为准确的时间戳,能在较低的成本下实现时钟频率补偿,完成精确的时钟同步.利用搭建的主从站实验平台,完成了时间同步精度的测试.实验结果表明,基于FPGA的数控系统现场总线的时钟同步技术的同步精度小于300ns,进一步提高了数控系统的加工精度.     

基于开放式数控系统的零相差跟踪控制

在RTX660数控机床上实现了基于PA(power automation)开放式数控系统的零相差跟踪控制(ZPETC).首先利用PA系统的二次开发功能,采用伪噪声序列和最小二乘法对进给系统模型进行了辨识,根据辨识的系统模型设计了零相差跟踪控制算法.将零相差跟踪控制算法嵌入开放式数控系统的插补器内,实时对插补数据进行计算和校正,改善机床进给系统的运动控制性能.实验证明,通过该方法能够有效改善机床进给系统的频域特性和单轴跟随精度,通过两轴联动加工实验验证,证明该方法能够显著提高数控机床的多轴联动加工精度.     

基于PMAC的商用五轴联动电火花加工数控系统

研制了一种基于可编程运动控制器PMAC的五轴联动电火花加工数控系统。其采用全闭环速度模式的控制体系,具备实现电火花成形加工控制中包括间隙电压检测、伺服进给回退运动、多轴联动、主轴高速抬刀运动及各类摇动等的多项关键技术。该数控系统已应用于商用五轴联动电火花成形加工机床,通过大量的样件加工实验,验证了其良好的控制与加工性能。同时按商业化标准完善了数控系统,推动了其产业化进程。     

数控电火花小孔高速加工机床控制系统软件的开发与研究

分析数控电火花小孔高速加工机床的工作原理及软件功能任务,基于“PC＋NC”型开放式数控系统结构,采用C#．NET作为软件开发工具,研究机床开放式数控系统人机界面、智能化伺服进给控制及设备驱动程序等软件设计方法。应用实验表明,该软件人机界面良好,加工操作简便,易于二次开发,较好地满足了数控电火花小孔高速加工机床对开放式数控系统的要求。     

多轴数控机床伺服参数优化方法研究

数控机床在实际生产中,各轴伺服参数调整不好将影响机床的加工精度。为提高多轴联动中各轴伺服参数的匹配性,推导三轴数控机床加工轮廓误差的计算方法,分析三轴数控机床各轴进给系统伺服参数对轮廓误差的影响,提出2个进给轴之间伺服参数匹配方法。以人字齿的加工为例,对比了参数优化前后的实际加工轨迹,参数优化后人字齿的轮廓误差由优化前的300 μm减小到100 μm,各轴伺服参数匹配能够有效提高数控机床的加工精度。     

UMAC时基控制原理及其在非轴对称微结构表面切削中的应用

针对非轴对称微结构表面加工的实时性要求,采用压电陶瓷驱动的快速伺服刀架(FTS)作为微进给机构,实现刀具沿z向高频响、短行程的快速精密进刀运动,并构建了基于UMAC多轴运动控制器的微结构车削数控系统。应用UMAC的时基控制功能实现快速伺服刀架(FTS)进给与主轴转角θ的同步,来完成非轴对称微结构表面的加工。     

数控系统以太网接口技术的研究

分析了数控系统对现场总线接口要求,列举了国内外总线型数控系统常见组建方案及其优缺点,通过构建一种基于广播帧同步的以太网新的组建方案提出了一种数控系统通讯协议--EtherCNC,结合伺服本身结构特点提出伺服驱动系统电流环同步校正原理,为解决伺服驱动器控制周期与网络通讯周期不匹配问题提出了位置控制指令细分技术,最后,通过网络同步性测试实验检验了总线同步性能.实验和应用证实本方案有效可行.     

加工中心进给轴可靠性试验加载装置设计与应用

进给轴作为加工中心的关键组成部件,其可靠性水平的高低直接影响到加工中心的加工精度和整机可靠性。提出进给轴可靠性试验的快速试验方法,完成了进给轴可靠性试验装置的试验方案设计。通过进给轴可靠性试验装置的搭建,开展了进给轴可靠性的相关加载试验,并将该试验结果与加工中心其他可靠性试验结果相结合,通过相应的数据分析软件,评定出机床的可靠性量化指标,暴露加工中心进给系统设计、制造与装配等方面的缺陷,以便采取对策和措施指导进给轴单元的可靠性设计,从而保证进给轴设计和使用过程中的可靠性增长。     

五轴联动数控加工进给率规划方法

针对五轴联动数控加工中恒定机床进给率下加工刀尖点速度波动的问题,提出了同时考虑机床坐标系和工件坐标系下运动学性能约束的进给率规划方法.首先推导了机床坐标系和工件坐标系之间的运动学变换关系,然后综合考虑了机床各轴运动速度和加速度约束条件,以及刀尖点与工件相对运动速度与加速度约束条件,对各程序段中的机床进给速度进行规划.将该方法主要应用于后置处理,仿真结果表明,规划进给率后,加工时间比恒定进给速度下缩短了32.9%,加工速度更为平滑.     

四轴联动玻璃刻花加工中心集成控制系统研究

根据市场的需要，研制成功了用于平板玻璃刻花的四轴联动加工中心。该加工中心的集成控制系统采用分层、开放式体系结构，包括路径规划层、控制层和执行层。路径规划层采用自行开发的离线自动编程系统，控制层采用基于SERCOS伺服现场总线的数控系统，执行机构包括高性能的交流伺服系统、冷却水泵等，经试验，玻璃刻花加工中心的最高加工速度达到9.09m/min，加工精度达到0.005mm，其性能已达到了国外同类产品的水平。     

一种基于PC的开放式数控系统的研究

提出并初步实现一种基于PC的分布式数控系统结构。数控系统各功能节点采用现场总线通信,主-从站之间采用同步报文的方式实现通信与同步。采用模块化设计和两级任务调度策略,保证系统具有良好的开放性、实时性和可重构。     

闭环伺服系统的动态和稳态性能分析

在数控机床中,伺服系统是数控机床装置和机床的中间连接环节,是数控系统的重要组成部分.伺服系统接受来自伺服控制器的进给脉冲,经变换和放大转换为机床工作台的位移,使工作台跟随指令脉冲移动.文章讨论了伺服数控系统的数学模型,对闭环伺服系统的动态、稳态性能进行了详细的分析,该研究结果为伺服数控加工的控制精度提供了理论基础.     

双摆头五轴联动加工中心后置处理仿真与优化

为了提升数控机床加工的综合效能,基于UG软件开发了WALDRICH COBUR五轴联动龙门加工中心机床配套的Heidenhain530数控系统专用后处理程序。以航空叶轮为载体,通过VERICUT软件构建了虚拟机床模型,并对后处理输出的NC程序进行了验证与优化。实践表明:优化后的NC程序加工进给率更加合理,减少了刀具磨损,降低了生产成本,同时提高了加工效率和质量,具有较好的实践应用价值。     

数控测试用伺服进给系统非线性建模与仿真

提出了一种基于虚拟机床的数控系统运动控制性能新型检测方法,介绍了测试系统的结构与工作原理,并充分考虑间隙与摩擦等非线性因素的作用效果,建立了用于数控测试的机床伺服进给系统的非线性综合仿真模型。仿真实验结果表明间隙及摩擦等非线性因素会影响系统控制效果与加工精度,验证了非线性建模在数控系统运动控制性能测试中的必要性。所建模型为虚拟机床的设计奠定了基础,所提出的检测方法为全面测试数控系统运动控制性能提供了新途径。     

SK40P数控车床尾座数控化改造方法及实现

提出在SK40P数控车床基础上对其尾座进行数控化改造的方案,以实现油缸盖轴类零件批量生产时车削、钻削工序集中的工艺流程需求。该方案采用PLC、伺服驱动和伺服电动缸组成的系统带动尾座、锥柄套筒及钻头进给实现中心孔的自动钻削加工,原车床数控系统GSK980TD与PLC之间通过I/O端口实现通信,构成主从式结构。实际运行表明,该改造方案拓展了普通数控车床的工艺能力。     

数控机床伺服参数设定与调整

数控机床伺服系统调整的好坏,极大地影响了机床的加工性能.数控机床伺服调整主要是抑制机床振动和调整加工精度.基于FANUC数控系统,介绍了伺服调整软硬件的连接,伺服参数的设置和伺服参数调整的具体操作方法.     

基于华中8型数控系统的蜗轮加工软件开发

为改变国内针对蜗轮滚削加工的研发大多基于国外数控系统的局面,在国产数控系统上建立相应的蜗轮滚切加工系统软件。在分析六轴四联动数控滚齿机齿轮滚切加工工艺的基础上,建立滚刀轴和各进给轴运动关系模型;基于华中HNC-848数控系统开放的上下位机体系结构,利用开放的APP接口函数进行蜗轮加工专用软件界面及功能二次开发;设计用户宏变量,编制蜗轮滚切加工宏程序,实现了蜗轮径向和切向滚切加工,蜗轮加工精度达到国标3级。结果表明：基于国产数控系统开发的蜗轮加工软件,操作简便、适用性强,满足数控蜗轮加工机床需求,为国产数控系统二次开发提供了一套实用的方法     

基于PCNC的全软件式卷簧机数控系统的设计

根据弹簧的加工和成型要求,设计用于自动卷簧机的四轴联动数控系统.该系统采用工业控制计算机通过前台程序完成各轴实时插补控制,并结合自行开发研制的具有特殊功能的接口板,控制伺服电机及其驱动器完成机床的半闭环位置控制;同时通过后台程序完成人机交互等管理功能.由于整个数控系统实时和非实时任务均采用软件完成,从而大大简化了系统的硬件设计,并有效地降低了系统的成本.