基于PMAC的磨料水射流开放式数控系统的研究

发布时间：2017-06-02 09:14

  本文关键词：基于PMAC的磨料水射流开放式数控系统的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水射流切割技术作为唯一的冷态加工技术,具有加工范围广泛、适应力强、可控性强、无热区影响、切割力强、加工后处理步骤少等优点。由于这些优点使得水射流技术特别是磨料水射流技术在近几年得到了较大的发展。但是传统的磨料水射流数控系统大多存在着封闭性的缺点,很难满足用户二次开发的需要。研发开放式数控系统对于推广磨料水射流切割机床市场,具有十分重要的意义。本文针对传统磨料水射流数控系统的弊端,提出使用NC嵌入PC型开放式数控系统结构,利用IPC和PMAC运动控制器配置了主从分布式体系结构双CPU数控系统。针对磨料水射流加工的特点,提出对水射流压力和磨料流量进行控制的必要性,利用压力变送器对压力进行了测定并通过调节电磁溢流阀进行压力调整,利用数控螺旋式磨料供给系统实现了对磨料流量进行精准控制。为适应高精度的要求,使用直线电机和光栅尺构建全闭环结构。建立既有反馈又有前馈的双重复合伺服控制系统,分别使用阶跃信号和抛物线信号对伺服系统进行了PID参数和前馈参数的调整,有效的减小了跟随误差。提出了建立轴距和间隙误差补偿表来对机床精度进行补偿的方法。利用Windows平台的VB6.0软件和PComm32动态链接库具体设计了操控软件,实现系统初始化、手动控制、加工监视、加工仿真、加工参数设置等功能。通过上位机实现了磨料水射流数控系统的要求,可以直接通过操控软件实现对伺服系统、水射流压力和磨料流量的控制,并对相关参数进行监控。编译了机床的标准代码使代码可以被PMAC识别并使用,利用PMAC的伺服插补功能对整个系统进行了加工仿真,证明了数控系统是可行的。
【关键词】：磨料水射流 PMAC 开放式数控系统 VB 操控软件
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 研究概述及背景9-10
• 1.2 水射流及数控技术国内外研究现状10-11
• 1.2.1 水射流加工技术国内外研究现状10-11
• 1.2.2 数控技术国内外研究现状11
• 1.3 磨料水射流结构原理及特点11-15
• 1.3.1 磨料水射流结构及原理11-13
• 1.3.2 磨料水射流特点13-15
• 1.4 研究的意义15-17
• 1.5 本课题的研究目标及内容17-18
• 2 磨料水射流数控系统开放式结构研究18-23
• 2.1 开放式数控系统结构的实现途径19-21
• 2.1.1“PC嵌入NC”结构20
• 2.1.2“NC嵌入PC”结构20-21
• 2.1.3 全软件化结构21
• 2.2 开放式数控系统结构的选择21-22
• 2.3 本章小结22-23
• 3 磨料水射流数控系统的硬件结构设计23-36
• 3.1 系统整体结构23-24
• 3.2 控制系统配置24-27
• 3.2.1 工业控制计算机（IPC）24-26
• 3.2.2 PMAC运动控制卡及扩展卡26-27
• 3.2.3 PMAC与IPC通讯27
• 3.3 伺服系统配置27-30
• 3.3.1 直线电机及其驱动器27-29
• 3.3.2 测量系统29
• 3.3.3 伺服系统电路设计29-30
• 3.4 水射流控制系统配置30-34
• 3.4.1 压力控制系统30-33
• 3.4.2 磨料流量控制系统33-34
• 3.5 本章小结34-36
• 4 磨料水射流数控机床的软件系统设计36-55
• 4.1 PMAC的变量36-37
• 4.2 开发环境配置37-38
• 4.2.1 动态链库PComm3237-38
• 4.2.2 PTalk DT38
• 4.3 上位机操作界面开发38-50
• 4.3.1 系统初始化模块39-40
• 4.3.2 手动控制模块40-41
• 4.3.3 坐标轴控制模块41-45
• 4.3.4 程序下载编辑模块45-46
• 4.3.5 加工操作模块46-48
• 4.3.6 状态监视模块48-49
• 4.3.7 运动仿真模块49-50
• 4.4 加工仿真50-53
• 4.5 本章小结53-55
• 5 磨料水射流机床数控系统精度调试55-72
• 5.1 伺服系统的数学模型56-60
• 5.1.1 主要传递函数的模型56-57
• 5.1.2 机床各环节的数学模型57-59
• 5.1.3 比例积分微分PID控制59-60
• 5.2 参数整定60-70
• 5.2.1 伺服系统模型60-64
• 5.2.2 自动调整64-65
• 5.2.3 手动调整65-70
• 5.3 误差补偿70-71
• 5.4 本章小结71-72
• 6 全文总结与展望72-73
• 6.1 全文总结72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-76
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果76-77
• 致谢77-78

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