基于UMAC的多軸精密數(shù)控系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā).pdf

1、在當(dāng)今世界市場(chǎng)上，光學(xué)自由曲面零件有著非常重要的地位，它被廣泛地應(yīng)用于軍用以及民用市場(chǎng)，比如軍用領(lǐng)域的激光瞄準(zhǔn)器、熱成像儀以及微光夜視裝置，民用領(lǐng)域的CCD攝像頭、X光鏡頭等。光學(xué)自由曲面零件對(duì)機(jī)床加工性能的要求非常高，由于單點(diǎn)金剛石切削技術(shù)的優(yōu)越性，金剛石切削機(jī)床可以直接加工出符合高質(zhì)量要求的光學(xué)零件，所以在多軸數(shù)控機(jī)床上采用單點(diǎn)金剛石切削技術(shù)加工光學(xué)自由曲面零件已經(jīng)成為當(dāng)前世界上光學(xué)零件超精密加工的主流。
　　本文介紹了光學(xué)自

2、由曲面零件以及單點(diǎn)金剛石切削技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用，然后介紹并分析了開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的幾種結(jié)構(gòu)，采用了“IPC+UMAC運(yùn)動(dòng)控制器”的上位機(jī)與下位機(jī)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的硬件部分和軟件部分進(jìn)行了深入的研究和開(kāi)發(fā)，本文主要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)的研究:
　　首先，本文介紹了當(dāng)前世界上多軸精密數(shù)控系統(tǒng)和單點(diǎn)金剛石切削技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程，并對(duì)三種開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比分析，確立了“IPC+UM

3、AC運(yùn)動(dòng)控制器”的數(shù)控體系結(jié)構(gòu)。
　　其次，構(gòu)建了基于UMAC的數(shù)控系統(tǒng)硬件體系結(jié)構(gòu)。深入分析研究了多軸數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，它由工業(yè)計(jì)算機(jī)IPC、UMAC運(yùn)動(dòng)控制器、驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)、光電限位開(kāi)關(guān)和光柵反饋元件等組成，并完成了數(shù)控系統(tǒng)的電氣接線(xiàn)。
　　在Windows7系統(tǒng)下，利用Qt編程軟件開(kāi)發(fā)了數(shù)控系統(tǒng)控制軟件，給用戶(hù)提供了直觀易用的人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)了工控機(jī)與UMAC運(yùn)動(dòng)控制器之間的通訊以及數(shù)據(jù)交換，完成了數(shù)控軟件

4、各功能模塊的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。
　　完成了液壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)伺服控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，解決了回轉(zhuǎn)工作臺(tái)液壓油恒壓供油的問(wèn)題，然后對(duì)伺服控制系統(tǒng)的PID參數(shù)進(jìn)行整定，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的定位誤差補(bǔ)償，使液壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的定位精度達(dá)到了3.61角秒。
　　最后進(jìn)行了多軸數(shù)控機(jī)床的端面車(chē)削加工實(shí)驗(yàn)和球面切削加工實(shí)驗(yàn)，并使用Taylor Hobson輪廓儀檢測(cè)端面車(chē)削工件和球面切削工件的表面質(zhì)量，其表面粗糙度Ra分別為23.9nm和9.7nm