七轴并联机床数控系统的研发

论文摘要

目前,叶片、叶轮等复杂、不规则曲面零件的加工主要依赖进口的五轴联动加工中心来实现;随着数控技术的发展,一种新型的机床——并联数控机床以其多自由度的独特优势加入到复杂、不规则零件的加工队列之中,为制造业发展注入了新的血液。五轴联动加工中心是中国制造业市场不可或缺的,但进口价格昂贵,所以,开发国产并联机床及其数控系统,具有很强的实用性和广阔的市场前景。本文的主要研究内容如下:以哈尔滨量具刃具集团有限责任公司生产的BXK-4027型七轴并联数控机床为参照,分析了并联机床结构、功能要求和控制原理,确定了基于华中数控世纪星平台的数控系统开发方案。通过分析动静平台的空间结构和位姿关系,对并联机床运动学正反解算法进行了研究。并联机构运动学正解是运动学的难点,本文通过数值法中的Newton—Raphson迭代算法实现了正解求解,实用性强。通过分析并联数控系统对零件程序的处理过程,确定了并联机床控制器开发的流程,主要包括两部分:解释器和PLC控制。解释器主要包括程序译码、转台转角分解、代码转换、虚轴粗插补、速度控制、实轴精插补和位控处理等功能。PLC控制主要完成MST辅助功能及非自动状态下实虚轴运动的控制。详细介绍了并联机床数控系统的仿真功能的实现。通过计算机图形学算法,并联机床二维、三维仿真及轨迹仿真得到实现,使并联机床加工过程更直观、形象的显现在用户面前。基于华中数控世纪星数控系统开发平台,对并联机床数控系统功能进行了开发和实现,研制出华中并联机床数控系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的来源及研究目的
• 1.2 课题的研究背景
• 1.3 本文的主要工作
• 2 并联机床数控系统的总体方案设计
• 2.1 并联数控系统的功能要求和特点
• 2.2 并联数控系统的设计方案
• 2.3 本章小结
• 3 并联机床运动学研究
• 3.1 并联机床的位姿
• 3.2 并联机床运动学反解
• 3.3 并联机床运动学正解
• 3.4 本章小结
• 4 并联机床数控系统控制器的设计
• 4.1 并联机床数控系统解释器设计
• 4.2 并联机床数控系统PLC 模块设计
• 4.3 并联机床调试界面
• 4.4 本章小结
• 5 并联机床数控系统仿真设计
• 5.1 并联机床数控系统模拟仿真方案
• 5.2 计算机图形变换原理
• 5.3 并联机床数控系统仿真的实现
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 作者在攻读硕士期间发表的学术论文