电火花块反拷加工控制系统设计与实验

对电火花块反拷加工的运动控制系统进行了设计,提出了可行的数据采集策略与运动控制策略。基于LabView开发的运动控制系统主要包括初始化模块、粗对刀模块、精确对刀模块、加工控制模块与坐标实时显示模块。应用设计的控制系统对碳化钨工具电极进行了反拷加工实验,正交实验结果得出:材料去除率随着脉宽的增大先增加后减小,脉宽有一个最佳值,脉宽小了能量不足,脉宽大了容易产生电弧放电,影响了材料去除。材料去除率随着脉间相对于脉宽倍数、主轴转速与进给率的增大而增大,足够大的脉间以及主轴转速,有利于电火花加工区域的消电离与加工产物的排除,在材料能够有效去除的前提下,进给速度越快材料去除率越高。     

龙门移动式三维钻床的控制系统设计

针对龙门移动式三维钻床的加工特点,设计了一种基于PLC的三维钻床控制系统.根据龙门移动式三维钻床控制系统的加工任务要求,分析了机床控制系统的主要原理,给出了控制系统的硬件结构和软件流程;建立了PLC与定位模块间的信息通讯模式,设计了定位模块与伺服系统之间的连接线路;给出了基于CPU、定位模块、I/O模块的伺服驱动系统的硬件设计,进行了龙门运动的同步检测,实现了机床龙门和动力头的运动控制.试验表明,该控制系统设计合理、运行可靠.     

工作液超声振动辅助电火花小孔加工装置设计与试验

电火花加工小孔存在电蚀产物排出效率低导致加工效率低、电蚀产物排除导致二次放电现象影响加工精度等问题,而超声振动在工作液中产生空化效应和泵吸作用,能大幅提高电火花的排屑和消电离能力,进而在很大程度上减少上述问题的发生。设计一套工作液超声振动辅助电火花小孔加工装置,主要包括主轴系统、微三维运动平台、超声振动工作液槽和数据采集系统,其中主轴系统包括NSK电主轴、引电结构、工具电极装夹结构,可以实现工具电极的高速旋转;基于LabVIEW开发了电火花小孔加工控制系统,主要包括初始化模块、粗定位模块、恒电压对刀模块、实时电压分段控制加工模块和实时显示模块。开展了工作液超声振动辅助电火花小孔加工试验研究,试验结果表明：随电火花加工电压的增加,工件材料去除率和电极损耗率都趋于增大。     

基于LabVIEW和Python微细车削控制系统的开发与实验

为实现微细车削自动化加工,基于LabVIEW开发微细车削加工控制系统。该系统使用模块化设计,包括初始化模块、定位对刀模块、G代码加工模块和实时坐标显示模块,通过计算两轴的速度比例并赋予相应值实现斜线插补,通过逐点比较法实现圆弧插补。为提高微细车削编程效率,基于Python开发微细车削G代码自动生成系统,该系统包括参数设置模块、切削设置模块和G代码生成模块。利用G代码自动生成系统获取G代码,然后将生成的G代码导入到微细车削加工控制系统,对直径3 mm的铝合金棒料进行了微细车削加工实验,成功加工出微细阶梯轴、圆珠笔头以及微细螺纹。     

三维微细电火花加工系统设计及实验研究

研究开发的三维微细电火花加工系统，包括微进给运动控制机构、高频微能脉冲电源、加工状态检测等关键环节。在工控机和相应板卡的硬件平台上，构建出基于Linux和RTLinux的数控系统，该系统对CAM的NC数据进行预处理，加入电极补偿和轨迹规划环节，从而实施三维微细结构样件的加工。     

微细电化学加工的自适应进给控制系统

为实现微细电化学加工间隙的精确控制，达到稳定间隙乃至恒间隙加工，对加工间隙进行建模，提出并实现一种微细电化学加工进给自适应控制系统。采用嵌入式控制器结合专用集成电路的控制结构，设计软硬件实现间隙控制系统与加工实验装置，分别利用酸、碱电解液进行加工实验，实现了400、600 μm的微小孔。实验结果表明：设计的微细加工自适应控制系统与实验装置能够保证稳定加工间隙，满足微细加工工艺要求。     

超声电机在微小型机床进给系统中的应用

利用微小型机床进行三维微小零件的微细切削加工是一项新兴的制造技术。超声电机是利用压电陶瓷材料激发超声波实现驱动的一种新型电机,与传统的电磁电机相比具有许多优点。文章介绍一种由超声电机直接驱动的微小型机床进给系统,对机床进给系统的定位精度和伺服刚度进行了实验分析。同时,利用该微小型机床加工了一个20μm×450μm×7000μm的薄壁结构。这些实验结果表明,超声电机应用于微小型机床进给系统是可行的。     

微细喷油孔电火花加工机床控制系统研究

在对微细喷油孔电火花加工机床的结构特点和加工原理进行分析的基础上,研究开发了该机床的控制系统,详细介绍了该控制系统的设计原理及其硬件与软件组成,并对其控制方法、抗干扰等关键问题进行了分析研究.实验结果表明,该控制系统能实现微细喷油孔的高效、高精度的电火花加工.     

基于RTLinux的微细电火花加工软数控系统设计

以三维微细电火花加工为目标，开发基于工控机和RTLinux平台的微细电火花加工软件数控系统。在前期设计的系统平台基础上，利用模块化方法设计了RTLinux内核下的Soft-CNC模块，实现了微细电火花加工数字控制系统由软件完成，并提出了基于双缓冲机制的大数据量传输方法。三维微细电火花加工实验证明了系统的可靠性与实用性。     

基于台达NC311A的连杆裂解槽电火花加工机床集成控制系统研制

针对目前电火花加工机床数控系统与脉冲电源独立运作、集成性不足的问题,设计了基于台达NC311A的电火花加工机床集成控制系统。采用数控系统本身的插补来实现机床的运动控制,用NC311A上的SOFT模块实现对脉冲电源等的控制。基于FPGA设计了一台直流斩波电源,开发了人机交互界面,实现了电源与机床控制系统的实时通信。重点介绍了台达NC311A上SOFT模块的使用及通信方式、电源的设计方案及实验验证。     

基于PMAC的高速电弧放电加工控制系统设计

针对高速电弧放电加工方法对机床加工设备的需求,基于PMAC运动控制器,开发一套高速电弧放电加工机床控制系统。该控制系统以工控机作为控制中心,采用满足高速电弧放电加工需求的功能控制软件;伺服控制平台采用PMAC运动控制器,以达到精确控制运动目的;以QT系统进行人机交互,并控制伺服运动系统、冲液系统和电源系统等完成其控制功能。通过制作系统控制柜与调试,得出设计的系统满足高速电弧放电加工需求。这为高速电弧放电加工方法的研究提供了参考。     

基于PC的全软件雕铣机数控系统设计及实现

为简化雕铣机数控系统的硬件结构、降低硬件成本、增强可拓展性,基于PC平台提出一种全软件数控系统的设计方案。搭建雕铣机数控平台,构建以Linux+Xenomai双内核实时系统为基础的EtherCAT主站。在Linux域中基于Qt开发数控系统软件,设计UI界面、逻辑处理、运动控制、功能接口等模块;在Xenomai域中基于实时函数库开发硬件驱动程序,设计进程通信模块和定时驱动模块,重点说明采用有限状态机开发的定时驱动模块程序。阐述数控加工工作流程,进行系统性能测试和加工实验。结果表明：该系统实时性强、运行稳定,可满足雕铣机的数控加工要求。     

Friction characterization experiments on a single point diamond turning machine tool

Sub-micron precision machining requires very precise position and speed control of the motion of the machine tool axes. The accuracy of coordinated position control determines the profile accuracy of a part in contour machining, while the accuracy of speed control is the most significant factor in the resulting sub-surface damage that may occur in contour or non-contour machining. In high precision machining of brittle materials, it is desirable that the chip removal process be in the ductile regime of the material. The fundamental hypothesis is that if ductile regime chip removal is not accomplished, sub-surface damage will occur on the machined part. Although this can be partially corrected by removing the damaged layer by polishing, that is a very slow manual and costly operation. Therefore, it is desirable to machine such parts at the ductile regime to avoid sub-surface damage. Such a chip removal process requires precise control of feed rates at extremely slow speeds. This motion control problem is difficult due to the large friction and the unpredictable nature of the friction at very low speeds.The standard proportional-integral-derivative (PID) type servo control algorithms are not capable of delivering the desired precision in motion control. The friction must be accurately compensated for by the real-time control algorithm. This requires an accurate means of predicting the friction on-line. To this end, off-line experiments, designed with statistical considerations of factors affecting friction, were conducted. The data collected from these experiments were analyzed to understand the friction characteristics and to develop appropriate model structures for on-line predictions.     

五轴联动加工中进给速度的控制算法

目的研究刀具进给速度平稳性对五轴联动加工中复杂自由曲面表面粗糙度、轮廓精度的影响。方法首先对五轴联动机床运动过程中的空间线性插补原理进行了分析,推导出插补周期内各轴的分解速度数学模型。根据数控系统中不同的速度指令方式以及刀具在空间的实际运动距离,分端铣和侧铣两种情况,分别建立了刀具空间运动的实际速度计算模型,然后根据机床各轴的最高速度及加速度约束条件,对各轴分速度、分加速度进行校核处理,最终求得刀具实际的合成速度。最后,基于后置处理技术,用开发的专用后置处理软件进行刀位源代码后置处理,采用某叶轮试件进行了验证,并对实验结果进行了分析。结果在复杂曲面加工中,稳定的表面进给速度会获得较高的表面质量及轮廓精度,曲面曲率变化越大,速度变化对加工质量的影响越大。在同等条件下切削,刀具采用恒表面速度与采用恒进给速度相比,获得的叶片进出汽边轮廓误差值由0.1 mm减小为0.04 mm。结论在五轴联动加工中,越稳定的表面进给速度,越能获得较高的表面质量和轮廓精度,对于曲率变化较大的复杂曲面,需要严格控制刀具的进给速度,尽量获得稳定的表面速度以减少过切值,从而提高零件表面质量。     

基于SERCOS-Ⅱ的机床数控系统实时通信与同步控制研究

现代数控机床和加工中心对实时接收数据和同步运动控制提出了更高的要求.论文对脉冲式数控系统进行简要述评的基础上,提出了基于SERCOSⅡ串行实时总线通信的机床数控系统架构:以运动控制器为主站,进给伺服驱动器为从站的主从式环形网络,并以通信周期为基准协调该多CPU结构.论文将提出的系统用于XKHL650型立式加工中心数字化控制,并提出了各进给轴伺服驱动电流环同步控制方法.该方法使各进给轴伺服驱动电流指令达到1μs的同步精度,从而保证了机床各进给轴动作的一致性.实验和加工运行表明基于SERCOSII总线通信的数控系统满足高实时性高精度的加工要求.     

微小齿轮模具的微细电火花线切割加工研究

介绍了微细电火花线切割加工微小齿轮模具的方法，其关键技术包括：晶体管可控微能量RC脉冲电源、间隙放电状态检测系统、基于压电陶瓷电机驱动的精密伺服机构和偏开路加工控制策略。使用微细电火花线切割加工机可一次切割出厚度为1mm、模数为0．04和厚度为3、5mm、模数为0．1的微小齿轮模具，表明由微细电火花线切割加工出的微小齿轮模具能满足微成形加工的技术要求。     

A new approach to identifying the dynamic behavior of CNC machine tools with respect to different worktable feed speeds

The dynamics of the machine tool structure are important in high precision machining. Some researchers have studied that the dynamics are expected to change under different machining conditions. However, the dynamic behaviors of the machine tool at different worktable feed speeds are rarely studied. In this paper, an output-only modal identification available to predict the dynamics of the machine tool at different feed speeds is proposed. The excitation of this method uses the inertia force sequence caused by random idle running of the worktable. The first six modes of the entire machine tool structure are estimated using the proposed method. The results indicate that the running state of the worktable can influence the modes in which the worktable vibrates. The estimated natural frequencies and damping ratios decrease obviously as the feed speed increases. Furthermore, because this method enable to determine modal parameters by measuring the response of machine tool structure without using any artificial excitation, it can be used to predict the dynamic behaviors of the machine tool in entire working space effectively.     

数控机床动态轨迹误差仿真与优化研究

在介绍数控机床加工轨迹运动控制原理的基础上,对数控机床动态轨迹误差进行了仿真研究,得出数控机床动态轨迹误差与拟加工曲线的曲率和机床进给速度相关的结论。在待加工的工件几何曲线曲率已定情况下,提出了变进给速度的数控机床动态轨迹误差优化策略,仿真结果表明:该控制策略能够有效地减少机床动态轨迹误差量,提高相关轨迹曲线的加工精度。