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基于PMAC的数控水射流机床电气控制系统研究

蔡黎明  
【摘要】: 由于磨料水射流技术在三维加工领域的研究正处于起步阶段,且拥有广阔的应用前景和较高的商业价值,因此提出设计—数控磨料水射流机床,并对机床进行电气化设计,使其适用于三维加工。 根据数控磨料水射流机床车、铣、钻、磨等功能的要求,引入旋转轴A和磨料流量控制轴B,提出机床五轴数控的机械结构。实现对磨料水射流加工主要影响参数(磨料流量、机床进给速度、水压和靶距等)的控制。 机床采用工业计算机(Industrial Personal Computer,IPC)和多轴运动控制卡(Programmable Multi-Axis Controller,PMAC)为控制核心的开放式数控硬件系统。并对进给伺服系统进行半闭环控制,主轴伺服系统采用交流变频调速控制,磨料流量控制装置采用脉宽调制(PWM)速度控制。 对电气系统进行了检验和调试。并通过基于PMAC的PID参数整定,改善系统稳定性。在此基础上提出适合硬件系统的数据采样插补方法,结合PMAC硬件进行精插补改进。同时针对磨料水射流“软水刀”特性提出误差补偿和速度补偿控制。 基于HJ300-0503磨料水射流机床进行了车、铣、切割等实验研究。通过补偿控制,工件加工精度与加工质量有大幅的提高。且磨料水射流切割深度分别随压力增大和进给速度减小而逐渐变大。实验证明在相应参数的控制下三维加工是可行的。 本论文对三维加工数控磨料水射流机床的开发将具有广泛的应用前景。


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