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面向工艺需求的软件化数控系统研究及应用

马少华  
【摘要】:随着国民经济的飞速发展,我国面临着由制造业大国向制造业强国转变的严峻形势。当前,先进制造业向着精密化、柔性化、网络化、智能化和全球化方向发展,数控系统作为制造设备的灵魂,将直接影响着我国制造业的发展水平。本论文采用理论研究和现场试验的方法,研究了面向工艺需求的软件化数控系统。 首先,介绍了通讯总线和运动控制接口模块两个关键技术,并搭建数控系统运动控制部分的硬件平台。具体介绍了通讯总线采用的EtherMAC实时以太网总线通讯协议及应用。以两轴接口板EM7202为例,介绍了运动控制接口模块中常用的接口,比如伺服电机接口模块、PLC模块、DA/AD转换模块和外部编码器接口模块等。 其次,主要讨论了数控系统软件部分。介绍了操作系统、开发环境和开发语言,提出了“人机交互界面+共享内存数据交互模块+实时运动控制内核”的软件架构,讨论了开发过程中所应用的几项关键技术。 再次,根据数控系统的智能化无图纸加工的发展趋势,提出了基于加工工艺需求的图形化加工代码自动生成系统。通过访问零件设计环节中常用的CAD平台,设计开发了自动编程系统。 最后,以适用于活塞销孔加工的数控镗床为例,对数控系统的现场应用进行探讨。历时两年,分别对面向活塞销孔加工工艺需求的自动编程、气液伺服系统的非线性标定、系统稳定性控制、前瞻性连续速度规划等问题进行现场试验和理论分析,进一步完善数控系统。 本论文提出了数控系统模块化开发思想,并进行了功能模块独立化封装。通过实验验证,这种开发思路可以进一步提高数控系统开发的准确率和高效性,数控系统的可移植性较高。 本论文根据高端数控系统智能化发展要求,提出了面向工艺需求的图形化自动编程,并进行了设计开发。现场实验表明,自动编程系统提高了数控系统加工代码的编程效率和准确率,减轻了数控机床操作人员的工作量,降低了数控机床的操作难度。 本论文根据现场调试情况,详细探讨了气液伺服系统的准确控制问题,分别针对系统的准确标定、高精度稳定性和线段衔接等问题进行了试验研究,提出了相应的解决方案,解决了活塞销孔加工领域中的几个问题,提高了活塞销孔加工的水平,增强了企业的市场竞争力。


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