开放式数控技术教学实验平台的研究与开发

发布时间：2017-10-24 11:36

  本文关键词：开放式数控技术教学实验平台的研究与开发

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【摘要】：开放式的数控与传统型的数控相比存在着众多优势,是数控机床今后发展的主要方向。开放式数控系统要求系统建立在一个开放的平台上,具有开放性、互换性、可移植性的特点,允许用户根据需要进行选配、集成和更改或扩展系统的功能,以便适应用户的各方面需求。本课题从实际情况出发,一方面为了提高数控技术教学的效果和学生的实践动手能力,另一方面为了借鉴学习当今重要的开放式数控体系和加深对开放式思想的理解,本文开发了一套基于运动控制器的开放式数控教学实验平台。本课题研究开放式数控实验平台的规划、开放式数控系统的软硬件设计、该平台所能进行的实践功能。在数控系统的硬件结构方面,通过对系统硬件的选型以及电气接线的研究,搭建完成该数控三轴的机床。然后对该实验平台的软件进行研究。在Windows操作系统下利用VC++6.0作为开发工具。完成了系统初始化模块、单轴运动控制模块、多轴运动模块、刀具半径补偿模块、系统状态实时显示等模块的设计,整个系统软件采用了模块化的思想,便于功能上的二次扩展。最后,通过加工蜡模、有机玻璃分析该平台所能完成的功能,如刀具半径补偿功能,雕刻功能等,具有一定的数控加工能力,对提高学生的动手操作能力有着重要意义。
【关键词】：开放式 运动控制卡 模块化 教学平台
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 数控系统概述10
• 1.2 开放式数控系统10-12
• 1.2.1 开放式数控系统的特征11-12
• 1.2.2 开放式数控系统的主要结构形式12
• 1.3 国内外研究现状12-13
• 1.3.1 国外研究现状12-13
• 1.3.2 国内研究现状13
• 1.4 研究的内容及意义13-15
• 第2章 开放式数控教学平台硬件结构设计15-31
• 2.1 数控系统的组成15
• 2.2 控制系统结构模型15-17
• 2.2.1 三种典型结构类型16
• 2.2.2 结构类型的确定16-17
• 2.3 硬件系统方案设计17-19
• 2.3.1 硬件系统的总体结构17-18
• 2.3.2 数控机床的机械结构18-19
• 2.4 运动伺服控制原理与本系统控制方案19-22
• 2.4.1 运动伺服控制原理19-21
• 2.4.2 本系统运动控制方案21-22
• 2.5 步进电机工作原理及特点22
• 2.6 步进电机性能指标及控制特性22-23
• 2.6.1 主要性能指标22-23
• 2.6.2 步进电机的加减速特性23
• 2.7 控制系统硬件选型23-28
• 2.7.1 控制系统的硬件配置23-24
• 2.7.2 运动控制器的选择24-26
• 2.7.3 主轴电机的介绍26-27
• 2.7.4 步进驱动器的选择27-28
• 2.8 控制系统电路设计28-29
• 2.8.1 运动控制系统整体接线图28
• 2.8.2 控制卡与端子板的接线28
• 2.8.3 专用输入、输出连接方法28-29
• 2.8.4 驱动器和控制卡端子板的接线29
• 2.9 本章小结29-31
• 第3章 开放式数控教学平台软件设计31-59
• 3.1 软件总体结构设计31
• 3.2 操作系统选择及编程语言31-33
• 3.2.1 操作系统的选择31-32
• 3.2.2 编程语言及Microsoft基本类型库(MFC)32-33
• 3.3 NC代码模块的设计33-42
• 3.3.1 数控加工程序的指令代码33-35
• 3.3.2 数控代码编程定义及分析35-36
• 3.3.3 数控代码文件的打开36-37
• 3.3.4 NC代码的数据存储结构设计37-38
• 3.3.5 NC代码的提取38-40
• 3.3.6 读NC代码并写入到数据库40-42
• 3.4 C功能刀具半径补偿模块42-58
• 3.4.1 C功能刀补的实现流程42
• 3.4.2 刀具补偿转接类型判断42-43
• 3.4.3 刀具半径补偿算法的分析43-58
• 3.5 刀具半径补偿算法的实现58
• 3.6 本章小结58-59
• 第4章 功能模块的说明59-71
• 4.1 系统的初始化59-60
• 4.2 单轴运动控制模块60-62
• 4.3 多轴运动控制模块62-67
• 4.3.1 多轴协调运动62-63
• 4.3.2 优弧劣弧的判断及程序实现63-65
• 4.3.3 运动控制的执行65-67
• 4.4 状态监控模块67-70
• 4.5 本章小结70-71
• 第5章 基于UG的数控编程技术研究71-76
• 5.1 UG铣加工编程72-74
• 5.1.1 UG铣加工编程流程72-73
• 5.1.2 刀具轨迹的生成73-74
• 5.2 UG后置处理74-75
• 5.3 本章小结75-76
• 第6章 数控加工功能实验76-82
• 6.1 实验方案76
• 6.2 加工前的准备76-78
• 6.2.1 刀具的选择76-77
• 6.2.2 加工材料的选取77-78
• 6.2.3 机床夹具的选择78
• 6.3 实验举例78-81
• 6.3.1 刀补实验78-80
• 6.3.2 数控雕刻实验80-81
• 6.4 实验结论81-82
• 第7章 结论与展望82-83
• 7.1 结论82
• 7.2 展望82-83
• 参考文献83-87
• 致谢87

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本文编号：1088608