数控技术发展趋势

本文从高速加工、高精度加工、复杂曲面加工、开放式数控系统和STEP-NC等几个方面,论述了国内外数控技术的研究现状及发展趋势.     

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。     

一种镗削用高频响精密伺服刀杆的动态设计

高速加工活塞椭圆销孔等非圆类异形销孔。要求镗刀杆的径向进刀微位移运动频率为100Hz。普通的执行机构难以实现如此高频的机械运动。提出了一种基于超磁致伸缩材料的高频响伺服镗刀杆。用ANSYS软件对这种特殊设计的镗刀杆进行模态分析。并进行了动态优化设计。优化设计后的伺服刀杆系统一阶、二阶、三阶固有频率均远离镗刀杆的使用频率。用动态优化设计后的刀杆进行了椭圆销孔的镗削试验。取得了较为满意的效果。     

基于Qt的EMC2数控系统开发

分析和研究了现有EMC2的数控系统,提出用Qt编写EMC2 NML库接口文件并开发数控系统和仿真系统的方法。然后以刀具轨迹为例说明了接口文件的编写过程,并完成了数控系统界面和仿真系统的开发。并成功地集成到EMC2中。最后以三轴数控铣床为例,编辑EMC2配置文件,采用计算机并口为驱动硬件,在自动模式下,用软示波器观察输出脉冲信号,证明了基于Qt的数控系统开发的正确性,完全可以应用于实际生产。     

功能分离的嵌入式实时系统设计方法及应用

为实现嵌入式实时系统的可重构性,解决用户级功能开放问题,提出了一种基于Statecharts建模理论的功能分离的嵌入式实时系统设计方法。应用该方法,可将系统设计为机器接口、事件处理器和系统描述数据三部分。功能设计基于Statechart建模,且被作为系统描述数据在复杂的整个系统设计中独立出来。通过提供的系统描述数据开发工具,用户和第三方对功能的升级和二次开发成为可能。详细说明了该系统的结构和实现方案。通过此方法在机床控制器开发中的应用和用户级开发实例,验证了该方法的可行性,系统功能的可重构性和用户级开放也得到了实现。     

基于IEC 61131-3机床数控系统定制化开发平台及设计方法研究

软件PLC IEC 61131-3标准的实施,对传统PLC功能做了极大的扩充,使其不仅适用于传统逻辑控制领域,还可适应数控系统的定制化开发要求。为应对工业领域对机床数控系统越来越高的定制化快速开发要求,分析了符合IEC61131-3标准的CoDeSys的软PLC模型以及工业实时以太网Ether MAC总线运行机制,研究了CoDeSys提供的G代码处理功能和以OEM组件库方式实现机床数控系统总线从站组件库的设计方法。设计实现了符合IEC61131-3标准的基于CoDeSys和Ether MAC的机床数控系统定制化开发平台,将Ether MAC从站按照功能表示为基本功能块,与Ether MAC通信驱动一并集成到CoDeSys开发环境下,并给出了基本功能块的设计方法,使Ether MAC从站可在软件层面上灵活组配。通过工程应用实例验证,结果表明该定制化开发平台能够灵活、可靠地开发机床数控系统。     

基于感应同步器的传动链精密测量系统

介绍了基于感应同步器的传动链精密测量系统的组成、工作原理及实际应用,阐述了应用差频和填充二次细分技术对频率调制型感应同步器的传感信号进行数字细分的基本原理。该系统可广泛应用于传动误差和位置误差的测量以及误差补偿。     

恒功率变量泵的动态特性仿真研究

恒功率变量泵能保证工程机械工作过程中充分吸收发动机的输出功率。为深入研究变量泵的变量动态特性,分析并建立了恒功率变量泵的关键部件数学模型,并用液压仿真软件AMESIM构建了仿真模型。将实测压力数据作为模型的负载输入,反向验证了所建模型的正确性,分析了变量泵进入恒功率调节区域后主泵压力、变量弹簧预紧力、单双测量弹簧、极限载荷控制压力等参数变化对变量泵动态特性的影响。仿真结果表明,该模型能够满足变量泵的动态特性分析要求。     

基于虚拟样机的DELTA并联机械手动力学仿真和伺服选型

通过编程逆解DELTA机械手最大运动空间轨迹;采用虚拟样机技术,利用ProE/Mechanism和ADAMS软件对DELTA并联机械手进行动力学仿真,对比验证机构仿真结果,得出驱动轴运动参数;在此基础上,提出一种伺服电机精确选型的新方法。所建立的虚拟样机模型也为DELTA机械手的研究提供了一个运动学分析和控制的平台。     

Delta机构伺服系统模型参考自适应建模

为了获得Delta机构伺服系统的低阶数学模型,提出了基于Lyapunov稳定性理论的模型参考自适应建模方法,将机构单条运动链看做一个整体作为被控对象,以动态特性优良的二阶系统作为参考模型,通过试验使可调系统和参考模型达到精确匹配,最终推导出Delta机构伺服系统的低阶模型。为考察试验所得低阶模型和实际伺服模型的逼近程度,对两模型在16秒内连续输入4000个脉冲信号时,两模型输出相差在±0.000126弧度以内,证明所得模型具有较高的精确度。