基于PMAC的磨料水射流数控系统的研究

【摘要】： 磨料水射流作为一种特种加工方法,与其它特种加工方法相比有其独特的优越性。磨料水射流具有其它加工方法所没有的工件上无热影响区、加工力小、加工范围广等优点,目前在许多工业部门得到了广泛的应用。 本文对磨料水射流加工系统进行了分析,对磨料水射流切割材料的加工机理进行研究,建立了磨料水射流加工的数学模型。研究表明,对于脆性材料,加工机理是小角度冲击下的微切割和晶间裂纹及近垂直角度的塑性变形和晶间裂纹,材料去除过程是穿晶断裂和晶间断裂的混合。加工工艺参数对加工表面质量有显著影响。水压力增加,表面粗糙度减小;切割速度增大,表面粗糙度增大;磨料粒度越小,表面粗糙度越小。 本文详细地分析了机床的各功能模块,设计出了基于工控机(Industrialpersonal computer,IPC)和可编程多轴控制器(programmable multi axiscontroller,PMAC)的磨料水射流机床的数控系统的硬件结构,并对其结构部件分别建立了力学和数学模型。 本文设计出采用永磁同步电机拖动的交流伺服系统。伺服系统以工控机为上位机,以多轴可编程控制器为下位机构成闭环控制系统,实现了数控磨料水射流机床0.001mm的控制精度。论文基于SIMULINK构建数控磨料水射流机床的伺服系统仿真模型,给出了模型动态响应的仿真结果。研究了伺服系统的主要性能指标,并提出了提高伺服系统动态性能的措施:采用数字方式进行位置伺服控制。