数控机床滚动功能部件测试试验台控制系统的研究与开发

发布时间：2017-07-06 13:16

  本文关键词：数控机床滚动功能部件测试试验台控制系统的研究与开发

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【摘要】：随着现代制造业的快速发展,立式加工中心在航天航空、电力能源、军工等基础行业中起到越来越关键的作用,滚动功能部件(包括滚珠丝杠副与滚动直线导轨副)作为其核心功能部件,其精度水平的高低直接影响加工中心的加工精度与加工效率。因此研制相应的精度保持性测试试验装置来提高滚动功能部件的精度保持性水平是很有必要的。目前,国产滚动功能部件精度测试试验装置只是利用工作台自重或增加配重进行测试,虽然测试结果有一定的参考价值,但是与实际加工环境下相比仍然存在较大差距。如果采用真实切削过程对丝杠和导轨的精度、位移、温升等参数进行测试分析,虽然可以保证测试数据的准确性,但每次测试不仅造成铣刀磨损,消耗大量能源,而且还浪费了大量的加工材料。因此,本课题通过模拟真实工况对滚动功能部件在立式铣削加工的综合分析,研究针对精度保持性测试试验台的控制系统及其关键技术。为模拟工作台在立式铣削过程中的受力情况,本课题设计了一套施力机构,利用力与力矩相等原理推导出施力机构施加的力与铣削力之间的函数关系。根据施力机构工作原理对各模拟力公式进行数学建模。重点研究了在铣刀进给方向发生突变时模拟力发生突变的解决方案,通过在突变位置添加圆角以消除突变来保证施力机构正常运行。提出了利用“PC+NC”开放式控制系统体系结构解决精度保持性测试试验台的复杂控制问题的方案,完成了对测试试验台开放式控制系统的软硬件设计,开发了精度保持性测试试验台控制系统。所开发的试验台控制系统在对性能参数的测试过程中,由施力机构模拟铣削力,不仅保证测试数据的准确性,还可以节约能源和原材料。
【关键词】：开放式控制系统 滚动功能部件 精度保持性 力学模型 模拟铣削
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 课题研究的目的和意义12-13
• 1.2 滚动功能部件发展及研究现状13-15
• 1.2.1 国外滚动功能部件研究现状13-14
• 1.2.2 国内滚动功能部件研究现状14-15
• 1.3 开放式控制系统发展及研究现状15-18
• 1.4 课题来源及主要研究内容18-19
• 1.4.1 课题来源18
• 1.4.2 课题研究内容18-19
• 1.5 本章小结19-20
• 第2章 模拟立式铣削工况力学模型的建立20-28
• 2.1 试验台总体结构布局20-21
• 2.2 工作台力学模型建立21-26
• 2.2.1 X-Y坐标系平面内力学模型建立22-25
• 2.2.2 Y-Z坐标系平面内力学模型建立25-26
• 2.3 X方向施力原理26
• 2.4 Y、Z方向施力原理26
• 2.5 本章小结26-28
• 第3章 基于实际加工过程的模拟施力分析28-36
• 3.1 铣削力Fc计算28-30
• 3.2 顺圆铣削各模拟力同时间变量关系30-31
• 3.3 逆圆铣削各模拟力同时间变量关系31-33
• 3.4 直线铣削各模拟力同时间变量关系33-34
• 3.5 本章小结34-36
• 第4章 铣刀运动轨迹圆角求解36-60
• 4.1 圆角求解的必要性36
• 4.2 直线与直线相交圆角求解36-42
• 4.3 直线与圆弧相交圆角求解42-53
• 4.4 圆弧与圆弧相交圆角求解53-59
• 4.4.1 起始圆弧为顺圆弧圆角分析计算53-56
• 4.4.2 起始圆弧为逆圆弧圆角分析计算56-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第5章 滚动功能部件精度保持性试验台控制系统硬件结构设计60-67
• 5.1 试验台控制系统硬件结构60-61
• 5.2 试验台控制系统硬件搭建61-63
• 5.2.1 试验台硬件选型61-63
• 5.3 Turbo PMAC多轴运动控制器63-65
• 5.3.1 Turbo PMAC开放性63
• 5.3.2 Turbo PMAC硬件结构布局63-64
• 5.3.3 Turbo PMAC软件结构64-65
• 5.4 Turbo PMAC与工控机通讯65-66
• 5.5 本章小结66-67
• 第6章 滚动功能部件精度保持性试验台控制系统软件结构设计67-80
• 6.1 试验台控制系统开发环境及工具67-68
• 6.2 试验台控制系统软件结构的设计68-69
• 6.2.1 软件结构设计思路68
• 6.2.2 控制系统软件结构68-69
• 6.3 上下位机通讯模块的设计69-70
• 6.4 人机界面的开发70-79
• 6.4.1 系统主界面70-73
• 6.4.2 工艺参数设置模块73-74
• 6.4.3 运动参数设置模块74-75
• 6.4.4 铣刀轨迹圆角求解模块75-77
• 6.4.5 力矩曲线显示模块77-79
• 6.5 本章小结79-80
• 结论80-82
• 参考文献82-87
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果87-88
• 致谢88-89

【参考文献】

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本文编号：526376