基于液压驱动主运动的多轴数控系统开发

【摘要】：随着国民经济的迅速发展,复杂曲线与曲面结构在航空航天、航海、能源、交通、模具、工具等多个领域都有着越来越广泛的应用。目前,数控铣削是复杂曲线、曲面加工的主要形式,但是由于一些特殊零件的工艺局限性,数控铣削断续切削加工效率低的缺点就显得尤为突出,例如枪管、炮管内孔来复线槽的加工,铣削加工无能为力。再如大型水轮机叶片,以及大型直齿锥齿轮的加工,机床尺寸大,加工效率低的缺点凸显出来。相比之下,刨削、拉削等直线主运动机床连续、高效、机床尺寸小的优势明显。目前直线主运动机床一般通过液压驱动滑枕,带动刀具完成加工。这类机床主运动没有精确位置控制,工艺内容单一。如果能实时测取滑枕位移,并根据位移量控制另外一个或多个伺服轴,即可解决复杂曲线、曲面高效加工的问题。因此,本文针对这一需求开发基于液压驱动主运动的多轴数控系统具有现实意义和工程价值。围绕上述目标,本文根据液压驱动滑枕直线运动位置不可精确可控的特点,提出测控一体的技术方法,给出其工作原理;对现有的数控系统体系进行分析与对比,选择全软件型NC开发基于液压驱动主运动多轴数控系统,进行硬件配置与软件体系的设计;选用液压刨床作为该系统应用对象,以TwinCAT为基础,设计数控系统硬件平台,进行硬件集成;基于TwinCAT进行软件的规划与开发。并对数控系统开发过程中的几个关键问题的解决方法做了详细的阐述,采用VB6.0与TwinCAT混合编程的方式进行人机界面设计。最后通过两个应用实例验证了系统的可行性与通用性。本文开发的基于液压驱动主运动的多轴数控系统将为螺旋槽、大型曲面、大型直齿锥齿轮以及类似产品高效加工提供技术支持。