小型切割機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā).pdf

1、隨著機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)在機(jī)床控制領(lǐng)域中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。近年來，適用于X-Y 平面內(nèi)小尺寸金屬鋼板切割的小型數(shù)控切割機(jī)以其體積小、使用方便、具有很強(qiáng)的性價(jià)比等競爭優(yōu)勢受到了用戶的青睞，市場前景看好。但是，目前市場上已有的系統(tǒng)大都是進(jìn)口系統(tǒng)，國內(nèi)在這方面的研究開發(fā)還很少，因此，研究和開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的小型切割機(jī)的控制系統(tǒng)有著重要的研究價(jià)值和廣闊的市場前景。 本文以一個(gè)典型零件的加工為例，扼要的介紹了數(shù)控切

2、割加工的工作過程、工藝要求和特點(diǎn)，然后比照現(xiàn)有大型數(shù)控切割機(jī)的功能、技術(shù)要求并考慮到小型數(shù)控切割機(jī)低成本的特定要求，“裁減”出了小型數(shù)控切割機(jī)的功能要求和技術(shù)指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上，提出了系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行了論證，確立了以DSP 為運(yùn)動(dòng)控制核心，以FPGA為I/O 邏輯操作的硬件設(shè)計(jì)方案。 方案確定后，對各構(gòu)成模塊的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了討論。DSP 為運(yùn)動(dòng)控制的核心器件，主要完成運(yùn)動(dòng)軌跡的插補(bǔ)和速度控制，并與交流伺服電機(jī)構(gòu)成位置半閉環(huán)

3、控制系統(tǒng)，同時(shí)結(jié)合FPGA，增加了系統(tǒng)的靈活性。FPGA 主要用來實(shí)現(xiàn)切割過程中的輔助功能（例如：I/O 邏輯操作、LED 顯示、鍵盤響應(yīng)等），RS-232 串口提供了系統(tǒng)從PC 機(jī)獲得切割代碼的手段，方便了項(xiàng)目前期開發(fā)過程中的調(diào)試工作。在論述系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)之前，先介紹了運(yùn)動(dòng)控制的理論基礎(chǔ)，然后根據(jù)切割工藝的特殊需求，具體討論了各模塊的軟件功能：由DSP 實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)軌跡插補(bǔ)算法；由FPGA 實(shí)現(xiàn)的I/O 邏輯控制；串口讀寫文件的軟件實(shí)現(xiàn)；

4、為提高切割質(zhì)量采取的連續(xù)軌跡控制、轉(zhuǎn)角速度預(yù)處理策略等，并給出了部分軟件的流程圖。另外，受成本限制，本系統(tǒng)存儲(chǔ)空間小、無液晶顯示器和全字符鍵盤等，無法在系統(tǒng)上直接進(jìn)行加工代碼的編輯等工作，為此，本文還開發(fā)了功能較為完善的、運(yùn)行于PC 機(jī)上的加工代碼自動(dòng)生成軟件，該軟件基于圖形化的零件庫，僅輸入?yún)?shù)即可生成所需的加工代碼，并且還具有代碼編輯、模擬切割運(yùn)行和割縫補(bǔ)償?shù)裙δ?，顯著地提高了系統(tǒng)的實(shí)用性和編程效率，降低了廢品率，大大地方便了用戶。

5、最后，本文對系統(tǒng)進(jìn)行了測試驗(yàn)證，得到了較為滿意的結(jié)果：對于給出的測試工件，系統(tǒng)能夠在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上準(zhǔn)確地畫出相應(yīng)的圖形，位置精度滿足切割加工要求；工作過程中運(yùn)行速度平穩(wěn)，I/O 邏輯動(dòng)作正常；特別是完成的計(jì)算機(jī)輔助編程軟件可糾正EDGE6 出錯(cuò)的割縫補(bǔ)償問題，其割縫補(bǔ)償功能比國外系統(tǒng)更為完善。這些結(jié)果表明，本論文完成的數(shù)控系統(tǒng)方案可行、設(shè)計(jì)合理，達(dá)到了預(yù)期要求。由于該系統(tǒng)的開發(fā)涉及的知識(shí)面較廣，工作量大，因此，本文完成的數(shù)控系統(tǒng)距產(chǎn)品化還具