非圆截面车削系统的控制与仿真研究

根据衍生式数控系统的原理,采用压电陶瓷执行器驱动的直线伺服执行机构为衍生模块,扩展普通数控车床,使之具备除通用数控车削功能外,还能加工非圆截面的功能,根据非圆截面形状数据及其相应的控制程序加工出所需的非圆截面,在实际加工前通过仿真模拟检验非圆截面加工程序是否正确,保证加工的准确性。     

非圆截面开放式数控车削系统的研究

针对目前非圆截面车削数控系统专用性强、成本高、维修困难等问题，提出了面向用户的开放式设计方法。它是以车削非圆型面的专用数控模块为核心，派生出各种通用CNC功能，各数控功能模块的接口对用户开放。根据非圆型面的车削成型机理，在开放式的数控系统中采用多中断系统来实现两接不同的伺服控制（直线伺服和位置伺服控制）的时序关系，以完成非圆截面的自动车削。     

中凸变椭圆活塞车削数控系统的实时性分析及实现

为了解决中凸变椭圆活塞数控车削加工的高实时性要求,设计了具有上下位机、多处理器结构的数控系统.系统使用固高多轴运动控制器实现普通数控模块的实时控制,使用DSP控制器作为椭圆截面生成模块--直线伺服系统的核心控制器,一体化工作站负责数控系统的管理、数据处理和人机交互等实时性要求较低的工作.采用多层次、模块化的思想,在Windows2000平台下开发了中凸变椭圆活塞车削数控软件系统,很好地满足了活塞加工的要求,并且具有功能强大、界面友好、使用方便和柔性好等特点.该数控系统已在工厂得到实际应用并形成了正式产品.     

凸轮数控车削系统关键技术的研究

研究了基于数控车削加工凸轮的方法,并对数控车削凸轮的关键技术进行研究,提出了有效的方法,为凸轮的高效率加工提供了一个新的途径。一般在凸轮数控车削加工过程中,切削角与切削速度随加工凸轮轮廓位置不同会发生很大变化,为了实现切削角随凸轮轮廓位置实时变化,采用了高频响直线伺服电动机驱动刀具高频摆动的方法,实现刀具的位置实时控制。凸轮的轮廓是一个非圆截面,为了生成凸轮非圆截面,采用高频响直线伺服电动机驱动刀具往复高速运动,实现凸轮非圆截面的生成。车削凸轮时,切削速度一般需要保持恒定,这样有利于刀具的寿命延长,并保证凸轮表面的粗糙度,为了实现凸轮车削的恒定线速度,采用变主轴转速的车削方法,解决这个重要的切削工艺问题。     

中凸变椭圆活塞数控车削加工系统

本文介绍了一种用于活塞类零件车削加工的数控系统。该系统用直线电机作刀具进给驱动伺服元件,在计算机的控制作用下,刀具进给伺服机构具有较快的响应速度和较高的定位控制精度,能用于活塞类零件的高速、高精度切削加工。当工件形状、尺寸改变时,仅需要调整车削加工数控程序即可。     

基于自抗扰控制的变速非圆车削技术研究

为了抑制非圆截面工件加工时的颤振,将变速加工应用于非圆截面车削中,设计了变速车削系统结构,分析了变速车削抑制颤振、提高稳定性的机理,设计了适于变速非圆车削的直线伺服单元,单元控制采用自抗扰控制技术.车床控制系统采用PMAC(Programmable multi-axis controller)时基控制法,实现刀具驱动进给和工件变速旋转的协调控制,完成非圆截面的变速车削.结果表明,直线伺服单元能很好地跟踪刀具目标值,非圆截面车削加工精度和稳定性得到了提高.     

CIMATRON在轮廓数控车削编程中的应用

介绍如何将CIMATRON软件与机床数控系统功能结合,开发专用后置处理程序,弥补软件车削模块功能的不足, 将非圆轮廓的直线拟合编程改进为圆弧拟合编程,优化车削程序,提高编程质量、零件加工质量和数控设备加工效率。     

Research on the Micro-Motion Machine with High Frequency and Long Travel

介绍了高频响大行程微位移机构研究的背景、结构特点、闭环系统的设计,以及在非圆截面零件数控车削中的应用。解决高频响与大行程之间的矛盾是设计微进给装置的关键。笔者采用永磁动圈式直线电机的方式成功地解决了这一矛盾,并在此基础上采用先进的控制策略构成闭环系统,解决了高精度跟踪正弦信号的问题。以此闭环系统为核心设计开发了以加工内燃机活塞及其立体靠模为应用背景的非圆截面零件数控车削系统。该系统现已通过了工厂72 h考核,成为了正式产品,为实现非圆截面零件高效、柔性、自动加工做出了贡献。     

高响应电磁式刀架非圆截面车削加工的伺服控制研究

分析电磁式微进给伺服系统的开环和闭环数学模型,提出在非圆截面零件车削加工中针对给定轨迹渐变的修正迭代学习控制算法。在此基础上,对某一中凸变椭圆活塞型线进行了实际跟踪控制试验。结果表明,采用电磁式伺服刀架系统及本文提出的控制策略,可以满足高速高精度条件下对非圆截面零件的车削加工的要求。     

直线电动机在非圆截面零件精密加工中的应用研究

对具有种类多、高精度和高频响伺服控制要求的非圆截面零件加工来说,传统进给系统已难以满足要求。近年来,直线电动机作为一种新型伺服驱动进给装置,得到广泛应用。简单介绍了直线电动机在国内、外的应用现状,综述了直线电动机的基本原理及特点。利用PMAC(Programmable multi-axis controller)时基控制法,通过椭圆形等典型非圆零件表面精密加工试验,研究了基于PMAC的直线电动机的伺服控制技术和防磁散热等问题。为推动直线电动机在高速高精度数控机床中的应用打下基础。     

电火花铣削加工智能化数控系统研究

根据电火花铣削加工的特点，开发了基于Windows2000的电火花铣削加工智能化数控系统。该数控系统由PC机、DMC300运动控制卡、放电状态检测卡、A／D卡、I／O卡和脉冲电源等硬件组成。在软件设计中，采用人工神经网络来预测电极损耗，实现电极的智能预测和补偿。建立两个模糊控制器，分别以放电状态和极间电压作为输入，实现进给系统的变步距、变频双重调节，提高了系统的跟踪能力和稳定性。根据Windows驱动程序模型开发了各种板卡的驱动程序。实际使用表明，该系统具有较强的适用性。     

Intelligent monitoring and prediction of tool wear in CNC turning by utilizing wavelet transform

In order to realize an intelligent CNC machine, this research proposed the in-process tool wear monitoring system regardless of the chip formation in CNC turning by utilizing the wavelet transform. The in-process prediction model of tool wear is developed during the CNC turning process. The relations of the cutting speed, the feed rate, the depth of cut, the decomposed cutting forces, and the tool wear are investigated. The Daubechies wavelet transform is used to differentiate the tool wear signals from the noise and broken chip signals. The decomposed cutting force ratio is utilized to eliminate the effects of cutting conditions by taking ratio of the average variances of the decomposed feed force to that of decomposed main force on the fifth level of wavelet transform. The tool wear prediction model consists of the decomposed cutting force ratio, the cutting speed, the depth of cut, and the feed rate, which is developed based on the exponential function. The new cutting tests are performed to ensure the reliability of the tool wear prediction model. The experimental results showed that as the cutting speed, the feed rate, and the depth of cut increase, the main cutting force also increases which affects in the escalating amount of tool wear. It has been proved that the proposed system can be used to separate the chip formation signals and predict the tool wear by utilizing wavelet transform even though the cutting conditions are changed.     

开放式教学型数控系统研制

为了解决数控系统的封闭性和数控技术培养模式的局限性所带来的问题,本文通过对当前开放式数控系统组成形式进行分析,结合教学实际,建立一个基于＂PC＋运动控制卡＂具有主从式结构的开放式数控教学系统,上位机界面的设计基于Windows操作系统,在编程语言方面采用VisualC＋＋作为开发工具。     

非圆数控车削基于DSP的直线电动机控制器设计

车削加工非圆工件时,需要X轴跟踪主轴运动做协调往复运动。为满足进给机构控制系统实时性要求,设计了基于DSP的直线电动机控制器。提出采用FIFO机制与上位机接口板进行SPI高速通讯的通讯机制。对控制器的硬件结构与软件系统进行了设计。     

Windows平台下的软件化数控系统研究

首先对Windows的实时性能进行了分析,并通过实验对Windows下常用定时方法的实时性进行了考核。结果表明,内核模式下中断定时具有极强的实时性,借助于驱动程序开发工具开发出满足数控系统要求的实时模块是完全可能的。提出了基于Windows纯软件开放式数控系统的解决方案及软、硬件结构。开发出软件化数控系统实验平台,并在工作台上完成了高精度X-Y工作台圆运动实验。实验结果表明该平台不仅能完成运动控制系统的基本任务功能,且圆轮廓误差不超过±5μm,达到中档数控系统精度水平,并能通过改变控制策略和添加误差补偿环节进一步提高轮廓精度,实现了Windows下开发纯软件数控系统的目的。     

TRAJECTORY GENERATION AND CONTROL FOR NON-CIRCULAR CNC TURNING

A trajectory generation method which is based on NURBS interpolation is studied to improve the fitting accuracy and smoothness of non-circular cross section and obtain higher accuracy of the final non-circular profile control. After using the NURBS, the most optimized and smooth trajectory for the linear actuator can be obtained. For the purpose of machining the non-circular cross section by CNC turning, the fast response linear actuator has been used. The control algorithm which is compound control of proportional-integral-differential （PID） and iterative learning control has been developed for non-circular profile generation. By using the NURBS interpolation and the compound control of PID and iterative learning control, the final motion accuracy of linear actuator has been improved, therefore, the machining accuracy of the non-circular turning can be improved.     

复合加工中心开放式数控系统设计与应用

复合加工机床是世界机床的发展方向，针对这种先进的数控机床开发出了与其相适应的数控系统。采用Turbo PMAC运动控制卡作为下位机，PC平台和Win2000操作系统作为上位机的结构，组建双CPU开放式数控系统。在开放式软件设计中，采用COM（Component Object Model）技术实现软件的插件化，为软件功能的扩展奠定了基础，便于系统的维护和升级。将该开放式数控系统应用于工程实际中，验证了系统的开放性与实用性。