數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償控制器的開發(fā)與研究.pdf

1、自上個(gè)世紀(jì)90年代中期起，隨著科研人員對(duì)軟件誤差補(bǔ)償及其實(shí)施技術(shù)研究的不斷深入，以提高工件加工精度內(nèi)容為主的相關(guān)文獻(xiàn)和新技術(shù)不斷涌出。研究取得的明顯成果，反映出軟件誤差補(bǔ)償技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景和很強(qiáng)的實(shí)用性。目前，大部分CNC機(jī)床的誤差補(bǔ)償多是通過一臺(tái)外部PC機(jī)，配以多種傳感器來完成數(shù)據(jù)采集及補(bǔ)償任務(wù)的，而補(bǔ)償值則通過總線接口反饋到機(jī)床的CNC系統(tǒng)。此種方法雖然能夠完成補(bǔ)償任務(wù)，滿足客戶的要求，但其對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件要求較高、輔助實(shí)驗(yàn)設(shè)備需求

2、量較大、調(diào)試較復(fù)雜、成本較高，最終導(dǎo)致該項(xiàng)技術(shù)難于市場(chǎng)化、產(chǎn)品化。對(duì)于我國大部分生產(chǎn)企業(yè)而言，需要的是功能上滿足要求、安裝、調(diào)試方便、易于操作和培訓(xùn)、可以適應(yīng)不同環(huán)境、成本易于控制的市場(chǎng)化產(chǎn)品。本研究將軟件誤差補(bǔ)償思想和硬件電路結(jié)合起來，開發(fā)了一種由單片機(jī)控制的誤差補(bǔ)償器。誤差補(bǔ)償器通過固化在單片機(jī)中的控制程序，取代PC機(jī)來實(shí)現(xiàn)誤差補(bǔ)償，并通過RS-232C接口實(shí)現(xiàn)誤差補(bǔ)償器與數(shù)控機(jī)床的通信。主要探究內(nèi)容如下： ⑴以多體系統(tǒng)理論

3、為基礎(chǔ)，通過對(duì)機(jī)床抽象、總結(jié)和運(yùn)動(dòng)模型的分析，建立了考慮幾何誤差情況下的機(jī)床運(yùn)動(dòng)模型。針對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象ZK7640三坐標(biāo)立式銑床給出了具體的建模過程，推導(dǎo)了考慮幾何誤差情況下實(shí)現(xiàn)精密加工條件的約束方程。同時(shí)，描述了機(jī)床幾何誤差源和運(yùn)用九線法對(duì)機(jī)床誤差參數(shù)的辨識(shí)方法。 ⑵闡述了誤差補(bǔ)償器的總體設(shè)計(jì)方案，包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)的主要思路。硬件設(shè)計(jì)中具體介紹了誤差補(bǔ)償器的各功能模塊的劃分、單片機(jī)和其他關(guān)鍵芯片的功能及選型、各模塊及輔助外圍

4、電路的原理圖設(shè)計(jì)。在PCB設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)對(duì)元器件的布局和布線進(jìn)行了介紹，并針對(duì)不同的封裝形式提出了不同的布局方案。此外，對(duì)硬件電路設(shè)計(jì)中用到的抗干擾技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)。 ⑶軟件部分詳細(xì)闡述了與硬件功能相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)軟件的模塊劃分、各模塊流程圖的繪制和系統(tǒng)基本定義。采用單片機(jī)的C語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，并輔以匯編語言。文中給出了本系統(tǒng)的主程序和各功能模塊的程序代碼。 ⑷對(duì)誤差補(bǔ)償器進(jìn)行調(diào)試，包括單片機(jī)硬件電路系統(tǒng)的靜態(tài)調(diào)試、單片機(jī)應(yīng)用程