支持误差补偿的数控集成平台研究

论文摘要

数控机床是制造业企业生产的核心设备,提高数控机床加工精度、提高数控机床利用效率、对机床故障做出及时处理,都能够大大降低企业生产成本、提高企业生产效率,企业对实现数控机床信息集成的需求日益强烈,数控系统也步入了开放式、集成化、网络化、智能化发展的新时代木文针对数控集成平台支持数控机床集成监控、支持误差补偿实施等需求,对数控系统通讯、数控系统集成、基于数控程序重构的机床误差补偿等技术进行研究,做了以下工作：对数控集成平台网络通讯结构进行了设计,对数控系统通讯、刀具误差：补偿、机床误差补偿等主要功能模块进行了设计,确定了数控集成平台的实现方式。基于WCF (Windows Communication Foundation)服务,设计了数控集成平台架构,编写了数控集成平台服务端及客户端软件,实现系统集成奠定了基础。建立刀具误差信息模型,利用FOCAS (FANUC Open CNC Application Software)提供的CNC/PMC数据窗口功能,通过以太网(TCP/IP)接口,建立了PC和CNC的通讯,支持刀具误差数据导入到数控机床刀具偏置设置中,从而实现刀具误差补偿。分析了机床21项几何误差,根据数控程序重构要求,对数控程序修改算法和误差补偿点的确定方法进行研究。针对数控机床的空间定位运动、直线插补运动、圆弧插补运动的特点,得出了数控机床三种插补运动的数控程序修改算法。在上海职业技术培训中心数控维修实训室,对数控集成平台刀具误差补偿功能进行了测试,验证了其可行性。利用雷尼绍激光干涉仪对加工中心定位误差进行测量,对测量程序重构进行机床误差补偿,结果表明,加工中心的运动精度得到了提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 开放式数控系统研究现状
• 1.2.1 传统封闭式数控系统存在的问题
• 1.2.2 开放式数控系统的标准
• 1.2.3 我国开放式数控系统的研究
• 1.2.4 基于PC的开放式数控系统
• 1.3 误差补偿研究现状
• 1.3.1 数控机床误差补偿技术研究的意义
• 1.3.2 数控机床误差分析
• 1.3.3 数控机床误差补偿的主要关键技术
• 1.3.4 误差补偿实施的相关研究及存在问题
• 1.4 主要研究内容及论文结构
• 1.4.1 主要研究内容
• 1.4.2 论文结构安排
• 1.5 本章小结
• 2. 数控集成平台总体设计
• 2.1 数控集成平台需求分析
• 2.1.1 数控集成平台功能需求分析
• 2.1.2 数控集成平台的性能需求分析
• 2.2 数控集成平台网络通讯结构研究
• 2.2.1 数控集成系统常见的网络拓扑结构
• 2.2.2 数控集成平台网络通讯结构设计
• 2.3 数控集成平台的功能模块设计
• 2.4 数控集成平台实现方案
• 2.4.1 数控集成平台信息共享方式选择
• 2.4.2 平台软件开发工具与环境
• 2.4.3 平台的后台数据库选择
• 2.5 本章小结
• 3. 平台通讯架构设计与实现
• 3.1 WCF技术
• 3.1.1 WCF简介
• 3.1.2 WCF技术组成
• 3.1.3 WCF技术特点
• 3.1.4 WCF和其他分布式技术比较
• 3.2 数控集成平台框架设计
• 3.3 数控集成平台服务实现
• 3.3.1 数控集成平台服务契约的实现
• 3.3.2 数控集成平台服务地址配置的实现
• 3.3.3 数控集成平台服务绑定配置的实现
• 3.3.4 数控集成平台服务宿主选择和实现
• 3.4 数控集成平台客户端具体实现
• 3.5 本章小结
• 4. 刀具误差补偿模块设计与实现
• 4.1 对刀仪功能分析
• 4.2 刀具信息模型
• 4.3 刀具误差补偿实现
• 4.3.1 FOCAS简介
• 4.3.2 FOCAS通信机制
• 4.3.3 FOCAS实现数控机床操作流程
• 4.3.4 刀具误差补偿的实现
• 4.4 本章小结
• 5. 数控机床误差补偿模块关键技术研究
• 5.1 三轴数控机床几何误差
• 5.2 误差补偿点选择
• 5.3 数控程序修改算法的研究
• 5.3.1 空间定位运动的指令修改算法研究
• 5.3.2 直线插补运动的指令修改算法研究
• 5.3.3 圆弧插补运动的指令修改算法研究
• 5.4 本章小结
• 6. 系统应用实例与测试结果
• 6.1 刀具误差补偿应用实例
• 6.2 数控机床误差补偿测试结果
• 6.3 本章小结
• 7. 总结与展望
• 7.1 论文总结
• 7.2 未来展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢