多轴联动电火花加工数控系统开发

为加工具有复杂几何结构或者材料较难加工的零件,开发了多轴联动电火花加工数控系统。为了增强系统的实时性、稳定性和可靠性,采用RT-Linux技术,提出双核结构概念来分别处理实时任务和非实时任务。确立数控系统由实时控制模块、驱动模块、用户管理模块和模块间的通信所组成。提出了线程承载法解决实时任务间协调控制问题,以及循环选择法解决任务调度问题。给出了平面二轴联动插补派生法构建适合电火花加工机床的多轴联动插补控制算法,提出内存映射法构建硬件实时驱动方式以增强系统驱动的实时性,提出线程-处理器模式构建用户管理模块,以使复杂的管理任务清晰化和易于管理,选择最优的通信方式来增强数控系统的实时性能。开发出了五轴联动电火花加工数控系统,并运用该系统进行了带冠整体式涡轮盘的加工实验。实验结果表明,该系统具有实时性强、稳定性好和可靠性高等特点。     

多功能精密电火花加工机床数控系统的研制

本文论述了我们研制的用系统机和单片机组成的精密电火花加工机床数控系统。该系统采用４８６系统机实现多种加工功能和人机交互功能，可实现４轴３联动；采用４片８０３１单片机同时驱动４轴步进电机，提高了系统的插补速度和进给精度。     

基于DSP的线切割机床数控系统的研制

随着制造技术的日新月异和工业生产的迅猛发展,电火花线切割技术己成为机械制造领域中一种重要的加工技术,它是通过两电极间脉冲放电,用电蚀原理对工件进行加工。线切割加工具有无切削力,工件材料硬度对可加工性影响不大等优点,得到了广泛的应用。目前国外生产和使用的绝大多数为高速快走丝电火花线切割机床,而我国生产和使用的则主要为慢速单向走丝电火花线切割机床。两者相比,除了采用的工艺不同外,无论在精度、功能、自动化程度、可靠性、加工稳定性和加工工艺指标方面,还是在外观等方面,后者较前者线切割机床平均明显低一个档次。本文对电火花线切割机床进行了基于DSP的CNC控制器的基础开发。经过操作功能与加工实验的试验,试验结果显示本文所开发的基于DSP的CNC控制器能够实现电火花线切割机床的基本操作功能与实际放电加工,并且将国产的电火花线切割机床CNC控制器提高到多CPU、Windows操作系统与基于DSP电控系统新的发展框架上。     

基于Windows平台智能模糊控制电火花数控系统

利用Ｗ ｉｎｄｏｗ ｓ 消息驱动机制和时钟中断,成功地解决了数控电火花加工中多任务和实时任务处理的问题。介绍了该数控系统的功能组成和主画面的构成,并针对系统主要模块,即电火花加工智能自选规准、电火花加工过程模糊控制系统、多轴联动控制等进行分析和介绍,最后介绍了系统的应用情况。     

刀具姿态实时控制的空间圆弧插补研究

基于坐标变换原理,平面圆弧插补算法可以扩展到由空间任意三点确定的空间圆弧插补。在此基础上,笔者对传统的固定轴空间圆弧加工进行扩展,给出空间圆弧加工时刀具姿态的实时控制方法和G代码指令格式,以满足机械加工工艺和CNC系统实时控制的要求。在深入分析五轴联动机床的RTCP(旋转刀具中心点)功能建立的基础上,对该类圆弧插补进行实时的非线性误差补偿,得到准确的插补轨迹,方便用户根据零件轮廓和期望的刀具角度进行编程。仿真结果验证了算法的有效性。     

六轴联动电火花加工数控系统的研究

为了解决六轴联动电火花加工数控系统软硬件的设计难题，以可编程多轴控制器为运动控制器，提出了基于开放式体系结构进行六轴联动电火花加工数控系统的硬件体系结构。为了提高软件系统中与加工过程密切相关的实时任务的实时性能，基于实时Linux操作系统，实现了数控系统软件中的运动控制任务和放电状态检测任务等实时性要求较强的任务。此外，还进行了Linux平台上可编程多轴控制器的设备驱动程序、数控代码解释模块、图形用户界面和工艺数据库的设计。该系统能很好地解决六轴联动电火花机床运动控制精度要求较高、需要控制的轴数较多等设计难点。     

用Huffman树实现的多坐标联动插补算法

将多轴联动插补指令的各坐标相对移动值作为树中节点的权值，用Huffman算法建立插补树，每次插补计算时使用逐点比较法搜索一遍插补树。基于动态Huffman编码树的坐标分组是最优的，在插补运算中具有最快的速度。以联动轴数作为输入考察插补速度，算法时间复杂度是对数阶的．该算法用于电火花机床加工航空和火箭发动机带叶冠整体涡轮叶片。     

考虑切削力干扰的多轴联动伺服系统仿真分析

基于机床伺服系统性能分析需求,建立了X轴、Y轴的伺服控制系统模型。在此模型的基础上,将四象限插补算法引入到控制系统模型的仿真中,研究了多轴联动情况下PID参数对圆弧插补指令偏差的影响。考虑加工过程中切削力因素的影响,将加工过程中采集的实际力信号添加到多轴联动仿真模型中。仿真结果表明：实际的切削力因素对控制系统特性的影响显著,在PID参数优化时考虑实时切削力的影响具有一定必要性。     

基于误差模型的三轴联动加工轨迹预补偿方法

为了减小由于进给系统动态特性造成的多轴联动加工轮廓误差,提出了一种基于轮廓误差模型的三轴联动加工轨迹预补偿方法。首先建立了关于轨迹曲率、加工速率及进给系统动态特性参数的轮廓误差模型;然后根据读取的插补数据,利用轮廓误差模型实时预测三轴联动加工过程中的轮廓误差补偿向量并对加工轨迹指令进行补偿;最后通过对圆、变曲率和螺旋线轨迹的MATLAB仿真和机床加工实验,证明该补偿方法将轮廓误差减小了85%以上,可显著提高数控机床加工精度。     

空间曲面线切割多轴联动加工系统开发及应用

开发了能实现空间曲面零件电火花线切割加工的多轴联动加工系统,分析了系统的组成和运动参数。依据空间解析几何直纹曲面形成原理,建立了五轴联动加工的数学模型体系,获得了五轴联动加工三导线曲面零件的数学模型。研制了多轴联动加工系统的执行机构转摆摆数控工作台及数控系统,加工出理想的实验样件。解决了空间曲面零件的加工难题,拓宽了高速走丝电火花线切割加工的应用范围。该方法在模具制造及空间曲面零件加工中得到广泛应用。     

江苏省数字化电化学加工重点建设实验室

<正>江苏省数字化电化学加工重点建设实验室现有研发场所1 000多平方米,拥有五轴联动数控电解机械复合加工机床、五轴联动数控慢走丝线切割机床和五轴联动数控电火花成形加工机床等主要研发仪器、设备37台(套),原值超过1 000万元;拥有Pro/Engineer、MOLDFLOW和机床刀具分析软件Third Wave USA等主要设计、研发用软件54套;主要研究方向:数     

嵌入式数控系统的体系结构与系统设计

将嵌入式技术与数控系统相结合,研究嵌入式数控系统的体系结构,提出了嵌入式数控系统的六大基本硬件结构模块,和分层次结构的软件体系,具有软硬件可裁剪、结构精简优化、插补控制实时性强、工作可靠的系统.基于OAN现场总线结构,对ARM10嵌入式微控制器芯片进行接口扩展,设计出上下位机多微处理器结构的嵌入式数控系统,适合于控制交流伺服电动机实现多轴联动,用于加工复杂型面.采用FPGA硬件插补技术,设计源码开放的伺服控制软件,实现2ms级的实时信号响应控制,形成开放性的具有自主知识产权的基于ARM微控制器和CAN现场总线结构的多轴联动嵌入式数控系统.     

数控线切割多轴加工工艺研究

以多轴联动切削在数控线切割机床上的应用展开论述,对企业中存在大量多齿回转类工件加工,从原来的铣削加工,改用具有回转加工功能的数控线切割进行加工,并进行了实例编程和工艺分析,使加工效率大大提高。再结合锥度工件的线切割加工工艺,以及四轴半联动线切割锥齿轮的加工原理,主要演绎了数控回转轴在线切割机床上的应用及编程方法,为线切割机床拓宽加工工艺范围,提高加工效率和加工速度提供了有效途径。     

江苏省数字化电化学加工重点建设实验室

正江苏省数字化电化学加工重点建设实验室拥有五轴联动数控电解机械复合加工机床、五轴联动数控慢走丝线切割机床和五轴联动数控电火花成形加工机床等主要研发仪器、设备37台(套),原值超过1000万元;拥有Pro/Engineer、MOLDFLOW和机床刀具分析软件Third Wave USA等主要设计、研发用软件54     

大厚度复杂曲面线切割丝损在线检测及补偿

针对在高速走丝电火花线切割机床上利用附加三轴联动装置加工大厚度三导线空间曲面中电极丝损耗影响加工精度的问题,分析导致电极丝损耗的主要因素以及对加工精度的影响并设计电极丝损耗变化在线检测装置.通过引入补偿因子,对数控模型进行了改进,提出了包含实时补偿量的数控算法.建立基于可编程多轴运动控制器(Programmable multi-axis motion controller,PMAC)的运动程序实时补偿预处理模块,给出实时加工补偿实例,进行线切割加工对比试验,试验结果表明,电极丝损耗对加工精度影响大幅减少,较好地消除了丝径变小对加工精度的不利影响,验证了电极丝损耗检测及在线补偿模块的有效性,也为二维高精度、大厚度、大行程工件线切割加工提高加工效率,节省原材料,充分利用电极丝提供了有力支持.     

江苏省数字化电化学加工重点建设实验室

正江苏省数字化电化学加工重点建设实验室拥有五轴联动数控电解机械复合加工机床、五轴联动数控慢走丝线切割机床和五轴联动数控电火花成形加工机床等主要研发仪器、设备37台(套),原值超过1 000万元;拥有Pro/Engineer、MOLDFLOW和机床刀具分析软件Third Wave USA等主要设计、研发用     

嵌入式数控系统的研究

将嵌入式技术与数控技术相结合,提出了一种新的基于ARM与DSP的嵌入式四轴数控系统的设计。该设计采用ARM处理器为主CPU,DSP运动控制芯片为从CPU,并采用Linux操作系统,使系统更好的进行多任务处理,保证运动控制的实时性。该嵌入式数控系统具有软硬件可裁剪、结构精简优化、插补控制实时性强、系统工作可靠等优点。最后通过仿真验证了该嵌入式数控系统的可行性。     

电火花线切割五轴联动加工运动规律及仿真研究

为研究空间曲面的加工过程和规律,提出电火花线切割五轴加工计算机仿真技术研究方法.分析了空间曲面电火花线切割加工的特点及运动规律,建立了电火花线切割多轴加工系统运动的数学模型.通过运行相应的仿真程序,可以在计算机上直接观察到电火花线切割加工的全部过程,获得了比较理想的仿真结果.仿真所得到的理想加工参数为复杂零件加工提供了理论基础.从而拓宽了电火花线切割加工的工艺范围,解决了空间曲面零件的加工难题.     

基于运动控制卡的多轴联动控制系统设计

基于PC机和运动控制卡的主从式控制结构,开发了一种面向多任务请求的多轴联动控制系统。详细介绍了系统硬件架构。借助VS集成开发环境,开发Windows环境下的多轴联动控制系统,并实现了多轴联动的任意轨迹插补运动,验证了该系统的可靠性和稳定性。     

江苏省数字化电化学加工重点建设实验室

<正>江苏省数字化电化学加工重点建设实验室拥有五轴联动数控电解机械复合加工机床、五轴联动数控慢走丝线切割机床和五轴联动数控电火花成形加工机床等主要研发仪器、设备37台(套),原值超过1 000万元;拥有Pro/Engineer、MOLDFLOW和机床刀具分析软件Third Wave USA等主要设计、研发用软件54套;主