基于Parker 6K的三维微切削机床数控系统开发

论文摘要

微切削加工技术是先进制造技术领域的前沿课题,它对国民经济各高新技术领域的精密零件的研制具有重要作用。采用微细切削技术可以实现多种材料任意形状微型三维零件的加工,弥补了MEMS技术的不足,有着日益广阔的应用前景。由于微切削加工具有很强的针对性,微切削机床通常并不采用标准数控系统,而是选用开放式数控系统。开放性是当今数控系统发展的主流,开放式数控系统研究的目的是开发一种模块化的、可重构的、可扩充的控制系统的结构,以增强数控系统的柔性,在体系结构上给用户二次开发留有更多的余地,从而可以快速的响应新的加工需求。本课题开发了一种基于美国Parker Hannifin公司生产的6K系列4轴运动控制器的三维微切削机床数控系统,主要包括以下几个方面的内容：（1）基于6K运动控制器及直线电机驱动的三维微动平台,结合开放式数控系统结构,针对微切削加工的技术要求设计出PC+运动控制器的硬件系统。控制对象主要分为：主轴运动控制,三维微进给运动控制。（2）硬件系统中,除了实现主轴运动控制和三维微进给运动控制外,还需要实现机床的一些辅助功能及微切削环境的控制要求,如：空气压缩机的控制,冷却水泵的控制,空调的控制,空气净化器的控制及整套控制系统的启停等。（3）根据开放式数控系统的要求,开发出三维微切削机床数控系统软件,主要包括：人机操作界面,相应数控功能的实现。人机界面采用模块化设计思想,设计出：通讯设置,参数设置,状态显示,手动加工,自动加工模块等。在手动加工及自动加工模块中分别实现相应的数控加工功能。（4）在数控系统软件的自动加工模块中,实现G代码与6K控制器语言的转换,解决指令方面的开放性。（5）结合具体的加工实验,验证数控功能各模块的实现情况。本课题开发的三维微切削机床数控系统,经过实验验证,基本达到了设计时的要求,为微切削加工机理的研究奠定了一定的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 微切削加工概况
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 微切削的发展
• 1.1.3 微进给平台的驱动技术
• 1.2 开放式数控系统结构及其发展趋势
• 1.2.1 开放式数控系统体系结构
• 1.2.2 开放式数控系统结构发展趋势
• 1.2.3 运动控制器及其软件介绍
• 1.3 本文的主要研究内容及意义
• 第2章 基于PC+6K运动控制器的开放式数控系统构建
• 2.1 开放式数控系统概念设计
• 2.2 基于PC+运动控制器的开放式体系结构
• 2.2.1 基于PC+运动控制器的开放式体系结构模型
• 2.2.2 运动控制系统的硬件结构设计
• 2.2.3 软件系统结构设计及特点
• 2.3 PC+6K开放式数控系统构建
• 2.3.1 PC机
• 2.3.2 运动控制器的选择及其功能
• 2.3.3 应用软件
• 第3章 微切削机床数控系统硬件设计
• 3.1 三维微切削机床及其控制要求
• 3.2 控制系统各部分功能的实现
• 3.2.1 主轴运动控制
• 3.2.2 三轴微进给驱动系统选择与控制
• 3.2.3 机床辅助功能和其它功能
• 3.2.4 操作面板设计
• 第4章 微切削机床数控系统软件设计
• 4.1 软件任务分析与总体方案确定
• 4.1.1 软件任务
• 4.1.2 软件结构
• 4.1.3 系统工作流程
• 4.2 人机界面设计
• 4.2.1 人机界面设计要求
• 4.2.2 人机界面显示方案选择
• 4.2.3 采用Visual Basic 6.0人机界面设计开发
• 第5章 微切削机床数控系统数控功能的实现
• 5.1 主要数控加工功能的实现
• 5.1.1 手动加工模块开发
• 5.1.2 自动加工模块开发
• 5.2 机床辅助功能开发
• 5.3 数控加工模块功能的实验验证
• 5.3.1 软件系统操作步骤简述
• 5.3.2 数控加工模块在血管支架实验中的应用
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢