激光加工技術(shù)具有效率高、材料消耗低、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn),自誕生之日起就引起人們的高度關(guān)注,為此,用于激光加工的數(shù)控機(jī)床的開發(fā)成為數(shù)控機(jī)床發(fā)展的重要發(fā)展方向之一。相比于傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床,激光數(shù)控機(jī)床對(duì)機(jī)床控制系統(tǒng)提出了更高的要求。本文結(jié)合國家重大專項(xiàng)課題,針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等關(guān)鍵零件的特種加工需求,開展超快激光機(jī)床控制系統(tǒng)的開發(fā),實(shí)現(xiàn)無重鑄層等高精度加工需求。基于此,本文主要從以下四方面開展研究:針對(duì)激光數(shù)控機(jī)床的控制要求及激光數(shù)控機(jī)床的專用性強(qiáng)等特點(diǎn),研究開發(fā)基于模塊化特點(diǎn)的軟硬件體系結(jié)構(gòu),該方案采用集中控制與分布式控制相結(jié)合的模式,將系統(tǒng)不同的功能分別由不同的子模塊實(shí)現(xiàn),并開發(fā)協(xié)調(diào)控制模塊實(shí)現(xiàn)各子模塊的任務(wù)同步處理。針對(duì)五軸聯(lián)動(dòng)中旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)所帶來的非線性誤差等問題,通過開展五軸加工實(shí)時(shí)插補(bǔ)技術(shù)的開發(fā),實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)的高速平滑運(yùn)動(dòng)控制。研究了系統(tǒng)各模塊間的可靠通信技術(shù)。由于控制系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)多任務(wù)并行執(zhí)行的特點(diǎn),為此,保證各個(gè)優(yōu)先級(jí)、實(shí)時(shí)性要求、通信協(xié)議不同的任務(wù)能夠相互協(xié)調(diào)、有條不紊的運(yùn)行是非常必要的。針對(duì)超快激光加工專業(yè)性較強(qiáng)的工藝特點(diǎn),進(jìn)行超快激光加工工藝技術(shù)的研究,并結(jié)合以上工藝需求,開發(fā)... 

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
    1.2 超快激光加工的特點(diǎn)
    1.3 超快激光數(shù)控機(jī)床的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 課題難點(diǎn)分析
    1.5 本文主要研究工作
    1.6 本文的組織結(jié)構(gòu)
第2章 基于分層網(wǎng)絡(luò)化的超快激光控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.1 引言
    2.2 超快激光控制系統(tǒng)需求分析
        2.2.1 機(jī)床結(jié)構(gòu)介紹
        2.2.2 功能需求分析
    2.3 超快激光控制系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.3.1 協(xié)同控制方案總體設(shè)計(jì)
        2.3.2 總體硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.3.3 控制系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)
    2.4 系統(tǒng)各模塊控制任務(wù)劃分
        2.4.1 主控設(shè)備的任務(wù)
        2.4.2 數(shù)控系統(tǒng)的任務(wù)
        2.4.3 協(xié)同控制單元的任務(wù)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 五軸超快激光數(shù)控機(jī)床的軌跡平滑技術(shù)研究
    3.1 引言
    3.2 軌跡平滑處理的基本思想
    3.3 軌跡平滑處理技術(shù)
        3.3.1 直線與直線間拐角過渡
        3.3.2 圓弧與直線間拐角過渡
        3.3.3 直線與圓弧間拐角過渡
        3.3.4 圓弧與圓弧間拐角過渡
    3.4 基于速度前瞻加減速處理
        3.4.1 滿足期望長度的各運(yùn)動(dòng)段前瞻處理
        3.4.2 運(yùn)動(dòng)段間轉(zhuǎn)接速度的確定
        3.4.3 基于運(yùn)動(dòng)段長度及轉(zhuǎn)接速度的前瞻處理
        3.4.4 運(yùn)動(dòng)段內(nèi)速度的實(shí)時(shí)計(jì)算
    3.5 本章小結(jié)
第4章 五軸超快激光數(shù)控機(jī)床的旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)光順性研究
    4.1 引言
    4.2 五軸加工的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
        4.2.1 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣表示
        4.2.2 五軸機(jī)床通用運(yùn)動(dòng)學(xué)模型構(gòu)建
        4.2.3 超快激光數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
    4.3 旋轉(zhuǎn)軸平滑技術(shù)研究
        4.3.1 旋轉(zhuǎn)軸定向平滑處理
        4.3.2 奇異點(diǎn)的處理
    4.4 算法驗(yàn)證
    4.5 本章小結(jié)
第5章 基于中間件的系統(tǒng)模塊間交互技術(shù)研究
    5.1 引言
    5.2 中間件及其結(jié)構(gòu)
    5.3 基于中間件技術(shù)的通信機(jī)制
        5.3.1 基于NML的通信機(jī)制
        5.3.2 基于HAL的通信機(jī)制
    5.4 基于中間件的通信技術(shù)研究
        5.4.1 基于NML技術(shù)的數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部通信
        5.4.2 基于HAL技術(shù)的設(shè)備間通信
    5.5 工控機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)間通信的軟件實(shí)現(xiàn)
        5.5.1 Modbus通信協(xié)議
        5.5.2 軟件實(shí)現(xiàn)
    5.6 本章小結(jié)
第6章 系統(tǒng)工藝軟件開發(fā)及設(shè)計(jì)
    6.1 引言
    6.2 控制系統(tǒng)軟件工藝模塊的開發(fā)
        6.2.1 工藝模塊的組成
        6.2.2 工藝模塊的開發(fā)
    6.3 本章小結(jié)
第7章 超快激光加工實(shí)驗(yàn)及驗(yàn)證
    7.1 引言
    7.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境
        7.2.1 硬件平臺(tái)
        7.2.2 軟件平臺(tái)
    7.3 加工實(shí)驗(yàn)
        7.3.1 噴油桿油孔加工
        7.3.2 空心渦輪葉片氣膜孔的加工
        7.3.3 與電火花制孔的工藝對(duì)比
    7.4 本章小結(jié)
第8章 結(jié)論與展望
    8.1 主要結(jié)論
    8.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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