超声加工开放式数控系统研究

论文摘要

超声加工是目前加工玻璃、钻石、工程陶瓷等硬度高、脆性大材料的一种比较好的方法.但传统的超声加工主要用于打孔和拷贝加工,已经不能满足现代生产的要求,因为现代生产中零件的结构越来越复杂,一些复杂曲面的成型往往需要几个运动精密的配合。本课题研究了数控超声加工技术,开发了一套超声数控加工开放式系统.数控超声加工的硬件系统是以工业控制机（IPC）和可编程多轴控制卡（PMAC）构成主从分布式双微处理器结构,以此作为系统的硬件处理中心.软件系统是在Windows2000环境下用Visual C++6.0语言开发的数控应用软件。软件具有初始化设置、设计、在线控制、制造等模块。各功能模块之间用动态连接库（DLL）连接,易于扩充和修改,体现了开放性的特点.同时,本课题探讨了一类规则母线为截面的曲面加工方法,主要包括直纹面、扫描面、柱面、球面。同时介绍了三种加工方法。即直线行切分层加工法、截面行切分层加工法和柱面分层加工法。课题初步探讨了分层加工方法产生的加工误差的原因,提出了提高加工精度的一些措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 超声波加工原理
• 1.3 数控超声波加工
• 1.4 超声波加工的应用
• 1.5 超声波加工的特点
• 1.6 课题的研究内容
• 第二章 硬件系统
• 2.1 硬件系统总体结构
• 2.2 超声加工设备
• 2.2.1 超声波发生器
• 2.2.2 换能器
• 2.2.3 变幅杆
• 2.2.4 磨料工作液及其循环系统
• 2.3 控制系统
• 2.3.1 可编程多轴控制卡
• 2.3.2 工控机
• 2.3.3 伺服电动机
• 2.3.4 伺服驱动器
• 2.3.5 伺服系统
• 第三章 软件系统
• 3.1 总体设计
• 3.2 各模块设计
• 3.2.1 初始化设置模块
• 3.2.2 设计模块
• 3.2.3 在线控制模块
• 3.2.4 制造模块
• 第四章 超声加工试验
• 4.1 试验装置
• 4.2 试验条件
• 4.2.1 工具头的振动振幅和频率
• 4.2.2 磨料
• 4.2.3 加工材料
• 4.3 选择加工参数
• 4.3.1 Z轴进给量的影响
• 4.3.2 平面进给速度的影响
• 4.4 加工件
• 4.4.1 直纹面
• 4.4.2 扫描面
• 4.4.3 柱面
• 4.4.4 球面
• 4.5 加工方案
• 4.5.1 直线行切分层加工法
• 4.5.2 截面行切分层加工法
• 4.5.3 柱面分层加工法
• 4.6 工艺分析
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录