高性能數(shù)控系統(tǒng)若干關鍵技術的研究.pdf

1、本論文結(jié)合具體科研項目，對高性能數(shù)控系統(tǒng)若干關鍵技術進行了系統(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)微段高速自適應前瞻插補方法；多軸運動輪廓誤差補償方法。在此基礎上，對多坐標數(shù)控高速微細加工系統(tǒng)進行開發(fā)，建立了原型系統(tǒng)并結(jié)合實例對上述方法的有效性和實用性進行驗證。 第一章總結(jié)了數(shù)控技術的發(fā)展歷程和趨勢，詳細分析了高性能數(shù)控系統(tǒng)若干關鍵技術的研究現(xiàn)狀，最后給出本文研究意義及內(nèi)容安排。 第二章對面

2、向高速數(shù)控加工的柔性加減速控制方法進行研究。在高速加工過程中，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)，因此會產(chǎn)生很大的沖擊，影響零件加工質(zhì)量和機床的使用壽命。為滿足高速數(shù)控加工的要求，對柔性加減速控制方法進行了深入研究，并將其進行了實例驗證。試驗結(jié)果表明，三次多項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。 第三章對連續(xù)微段高速自適應前瞻插補方法進行研究。目前，復雜型面的高速加工往往先由CAM軟件粗

3、插補生成微小直線段，再由數(shù)控系統(tǒng)的插補器對微段進行精插補。為保證加工精度，需在微段間進行加減速處理。如果在計算加減速區(qū)時使每段的始末速度均為零或某一固定數(shù)值，勢必造成系統(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前瞻插補方法，該方法的實現(xiàn)包括前瞻插補預處理和實時參數(shù)化插補兩部分。插補預處理時，按軌跡轉(zhuǎn)接點最高速度確定、減速點位置自適應前瞻確定和整體跨段轉(zhuǎn)接點速度校核三個步驟建立連續(xù)微段的高速自適應前瞻控制策略。在此基礎上，

4、基于三次多項式柔性加減速和整體跨段參數(shù)化插補建立連續(xù)微段的實時插補算法。試驗結(jié)果表明，該方法能實現(xiàn)連續(xù)微段間進給速度的高速銜接與高速加工時減速點位置的前瞻確定，從而縮短加工時間并提高加工效率。 第四章研究了多軸運動輪廓誤差補償方法。在輪廓加工中，輪廓精度是重要的精度指標，而耦合輪廓控制能夠在不改變各軸位置環(huán)的同時，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)的動態(tài)特性對輪廓誤差的影響。針對

5、復雜型面高精度數(shù)控加工的要求，提出了一種多軸運動輪廓誤差補償方法，該方法的實現(xiàn)包括多軸運動輪廓控制器的設計和多軸運動輪廓控制器的集成兩個部分，最后結(jié)合實例對上述方法的有效性進行驗證。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。 第五章對多坐標數(shù)控高速微細加工原型系統(tǒng)進行開發(fā)。結(jié)合具體科研項目，對原型系統(tǒng)進行開發(fā)。本章首先對原型系統(tǒng)進行總體設計。在上位控制軟件開發(fā)中，針對實時多任務調(diào)度問題，提出采用基于PC無