高性能數(shù)控系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、本論文結(jié)合具體科研項(xiàng)目，對(duì)高性能數(shù)控系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)和深入的研究，主要涉及：面向高速數(shù)控加工的柔性加減速控制方法；連續(xù)微段高速自適應(yīng)前瞻插補(bǔ)方法；多軸運(yùn)動(dòng)輪廓誤差補(bǔ)償方法。在此基礎(chǔ)上，對(duì)多坐標(biāo)數(shù)控高速微細(xì)加工系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，建立了原型系統(tǒng)并結(jié)合實(shí)例對(duì)上述方法的有效性和實(shí)用性進(jìn)行驗(yàn)證。 第一章總結(jié)了數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程和趨勢(shì)，詳細(xì)分析了高性能數(shù)控系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)的研究現(xiàn)狀，最后給出本文研究意義及內(nèi)容安排。 第二章對(duì)面

2、向高速數(shù)控加工的柔性加減速控制方法進(jìn)行研究。在高速加工過(guò)程中，采用傳統(tǒng)的直線和指數(shù)加減速法不能滿足加速度的連續(xù)，因此會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊，影響零件加工質(zhì)量和機(jī)床的使用壽命。為滿足高速數(shù)控加工的要求，對(duì)柔性加減速控制方法進(jìn)行了深入研究，并將其進(jìn)行了實(shí)例驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明，三次多項(xiàng)式柔性加減速法綜合性能較好，是一種值得推廣的柔性加減速控制方法。 第三章對(duì)連續(xù)微段高速自適應(yīng)前瞻插補(bǔ)方法進(jìn)行研究。目前，復(fù)雜型面的高速加工往往先由CAM軟件粗

3、插補(bǔ)生成微小直線段，再由數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)器對(duì)微段進(jìn)行精插補(bǔ)。為保證加工精度，需在微段間進(jìn)行加減速處理。如果在計(jì)算加減速區(qū)時(shí)使每段的始末速度均為零或某一固定數(shù)值，勢(shì)必造成系統(tǒng)啟停頻繁、效率低下和加工質(zhì)量差。為此，提出一種高速自適應(yīng)前瞻插補(bǔ)方法，該方法的實(shí)現(xiàn)包括前瞻插補(bǔ)預(yù)處理和實(shí)時(shí)參數(shù)化插補(bǔ)兩部分。插補(bǔ)預(yù)處理時(shí)，按軌跡轉(zhuǎn)接點(diǎn)最高速度確定、減速點(diǎn)位置自適應(yīng)前瞻確定和整體跨段轉(zhuǎn)接點(diǎn)速度校核三個(gè)步驟建立連續(xù)微段的高速自適應(yīng)前瞻控制策略。在此基礎(chǔ)上，

4、基于三次多項(xiàng)式柔性加減速和整體跨段參數(shù)化插補(bǔ)建立連續(xù)微段的實(shí)時(shí)插補(bǔ)算法。試驗(yàn)結(jié)果表明，該方法能實(shí)現(xiàn)連續(xù)微段間進(jìn)給速度的高速銜接與高速加工時(shí)減速點(diǎn)位置的前瞻確定，從而縮短加工時(shí)間并提高加工效率。 第四章研究了多軸運(yùn)動(dòng)輪廓誤差補(bǔ)償方法。在輪廓加工中，輪廓精度是重要的精度指標(biāo)，而耦合輪廓控制能夠在不改變各軸位置環(huán)的同時(shí)，有效地減小系統(tǒng)的輪廓誤差。本章首先介紹了直線和圓弧的輪廓誤差模型，然后分析了伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性對(duì)輪廓誤差的影響。針對(duì)

5、復(fù)雜型面高精度數(shù)控加工的要求，提出了一種多軸運(yùn)動(dòng)輪廓誤差補(bǔ)償方法，該方法的實(shí)現(xiàn)包括多軸運(yùn)動(dòng)輪廓控制器的設(shè)計(jì)和多軸運(yùn)動(dòng)輪廓控制器的集成兩個(gè)部分，最后結(jié)合實(shí)例對(duì)上述方法的有效性進(jìn)行驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，該方法能有效的減小輪廓誤差，提高系統(tǒng)的輪廓控制精度。 第五章對(duì)多坐標(biāo)數(shù)控高速微細(xì)加工原型系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)。結(jié)合具體科研項(xiàng)目，對(duì)原型系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)。本章首先對(duì)原型系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。在上位控制軟件開發(fā)中，針對(duì)實(shí)時(shí)多任務(wù)調(diào)度問(wèn)題，提出采用基于PC無(wú)