三坐标微细铣床数控系统研究

论文摘要

微小型化技术在诸多领域有广泛的应用前景,微三维零件的制造技术是微小型化装置的关键支撑技术。微铣削因具有可通过广泛的材料和形状特征选择来提高微小零件和装置的功能、可靠性及可制造性,对微三维零件的制造具有独特优势。本文针对直线电机驱动的微细铣削机床控制进行了较为深入的研究。1、以DMC-1842运动控制卡为基础构建了一个基于PC的开放型微细铣削数控加工系统,PC机作为上位机完成加工过程中的非实时任务,运动控制卡则完成实时任务。2、为充分的发挥所研制的机床的作用,对直线电机平台进行了动态特性实验和参数整定,分析了各伺服参数对于系统动态性能的影响以及可以改进的地方,提高了平台的位置控制精度和伺服跟踪精度。3、基于模块化的设计思想,采用C#编程语言开发了数控系统控制软件,基本实现直线、圆弧、样条等基本三维曲线插补等机床数控功能。针对微细铣削加工的需要,通过编程采用手摇脉冲发生器完成对刀工作,并提供了一些复杂函数曲线的程序自动生成功能。4、为验证所搭建的微细铣削机床硬件的性能和软件的各项功能,进行了一些初步的微细铣削加工实验,实验结果证明该机床可以满足微细铣削加工的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究目的和意义
• 1.2 微小型化机床研制的发展及趋势
• 1.3 开放式数控系统的分类及发展趋势
• 1.3.1 基于PC 的开放式数控系统的分类
• 1.3.2 开放式数控系统的发展趋势
• 1.4 直线电机在数控机床进给系统中应用现状与趋势
• 1.5 课题的来源和主要研究内容
• 第二章 微细铣削机床数控伺服系统架构设计
• 2.1 总体设计
• 2.2 硬件选择
• 2.2.1 运动控制卡及配套互连模块
• 2.2.2 直线电机及其驱动器
• 2.2.3 滚珠丝杠及安川电机
• 2.2.4 光栅反馈系统
• 2.2.5 主轴系统
• 2.2.6 工控机
• 2.3 伺服系统设计
• 2.3.1 伺服系统PID 控制策略
• 2.3.2 PID 控制器的参数整定
• 2.3.3 伺服系统的控制方式
• 2.4 系统硬件连线
• 2.5 本章小结
• 第三章 直线电机运动平台动态特性实验
• 3.1 实验目的
• 3.2 实验方案
• 3.2.1 测量信号的选择
• 3.2.2 实验系统
• 3.3 实验设备的选用
• 3.4 实验步骤
• 3.4.1 系统试运行
• 3.4.2 动态特性实验
• 3.5 数据分析
• 3.6 分析与讨论
• 3.7 本章小结
• 第四章 控制软件的编写
• 4.1 软件总体设计
• 4.1.1 编程语言与工具介绍
• 4.1.2 模块设计
• 4.2 软件平台开发
• 4.2.1 系统总体流程图
• 4.2.2 用户界面设计
• 4.2.3 控制卡API 函数包
• 4.2.4 功能模块的实现
• 4.3 本章小结
• 第五章 微细铣削加工实验
• 5.1 实验目的
• 5.2 实验方案
• 5.3 实验设备及实验材料
• 5.4 主轴转速的确定
• 5.5 铣削工艺实验
• 5.5.1 插补方式对加工质量的影响
• 5.5.2 程序执行方式对加工质量的影响
• 5.5.3 刀具直径对加工质量的影响
• 5.5.4 典型形状加工轨迹
• 5.5.5 实验毛刺分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的论文