激光微造型加工控制系统的研究与实现

论文摘要

缸套-活塞环摩擦副的工作直接影响到内燃机的效率、经济指标、使用寿命及污染物的排放等。因此,提高缸套—活塞环的润滑及磨损性能成为摩擦学研究者关注的焦点。近几年,人们将激光表面微造型技术（LST）应用于汽车发动机缸套表面处理显著改善了摩擦副的润滑性能,进一步延长了发动机的使用寿命,具有显著的效果。本文将激光表面微造型技术应用于摩托车发动机缸套内表面处理,具有一定的理论研究价值和工程实用意义。首先介绍了该加工新工艺,并根据该工艺要求分析了几种缸套上典型形貌的加工方法。在此基础上,探讨了基于该方法控制系统的基本组成及控制原理。提出将整个系统划分为四部分,分别为激光器模块、工作台模块、控制模块及辅助装置。研究了摩托车缸套激光微造型专用设备的硬件构成及软件开发,设计了基于"NC+PC"的开放式数控系统。在硬件方面,阐述了控制系统的组成和工作原理,并详细介绍了PCI6050控制卡的内部控制原理和外部接口及相关底层控制函数,提出了基于6050控制卡进行激光器和运动控制系统的协同控制,实现了在缸套内壁进行凹腔、凹槽、网纹等形貌的微加工,这是激光微加工设备的核心技术与关键。在软件方面,论述了如何利用C++Builder编程软件和动态链接库技术实现应用程序与PCI6050间的通讯及各种加工控制方式的实现,确保加工的顺利进行；同时,运用OpenGL软件实现了系统加工过程的动态仿真。最后进行了几种典型形貌的激光微加工仿真实验,验证了系统的性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 激光表面微造型技术
• 1.1.1 激光表面微造型技术的国内外发展现状
• 1.1.2 激光表面微造型技术在摩擦副中的应用
• 1.2 激光加工数控系统
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 1.4 课题来源及研究目的和意义
• 第二章 激光微造型加工装备控制系统方案设计
• 2.1 装备功能定位
• 2.2 微加工形貌分析及加工工艺
• 2.2.1 凹腔的加工
• 2.2.2 凹槽的加工
• 2.2.3 网纹的加工
• 2.2.4 形貌及加工参数
• 2.3 激光微造型加工系统设计
• 2.3.1 加工方法
• 2.3.2 控制方案
• 2.4 激光微造型装备控制系统建立
• 2.5 本章小结
• 第三章 激光微造型加工装备硬件构架
• 3.1 激光器选择
• 3.2 工作台与驱动
• 3.3 控制系统
• 3.3.1 运动控制卡
• 3.3.2 激光加工控制
• 3.3.3 伺服电机控制
• 3.3.4 辅助装置控制
• 3.4 本章小结
• 第四章 激光微造型装备软件开发
• 4.1 C++BUILDER与OPENGL
• 4.2 控制卡功能函数
• 4.2.1 控制卡驱动安装
• 4.2.2 编译与联接
• 4.2.3 6050卡工作原理
• 4.3 控制卡编程
• 4.3.1 初始化函数
• 4.3.2 单轴运动控制
• 4.3.3 轴位置速度状态读取
• 4.3.4 IO读写控制
• 4.4 系统软件开发
• 4.4.1 数控软件结构
• 4.4.2 软件菜单栏、工具栏及状态栏
• 4.4.3 手动操作
• 4.4.4 缸套加工
• 4.5 本章小结
• 第五章 系统功能仿真
• 5.1 凹腔造型
• 5.2 凹槽造型
• 5.3 网纹造型
• 5.4 分段造型
• 5.5 本章小结
• 结论及展望
• 1 主要研究工作与创新
• 2 进一步研究工作
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表论文
• 致谢
• 附件