本文關(guān)鍵詞：葉片混聯(lián)磨拋機(jī)床控制系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 混聯(lián)機(jī)床 控制系統(tǒng) PVT插補(bǔ)

【摘要】：葉片是汽輪機(jī)、水輪機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)中十分重要的零件。為提高葉片磨拋加工的效率，降低葉片制造成本，吉林大學(xué)智能精密制造課題組研發(fā)了葉片混聯(lián)磨拋機(jī)床。該機(jī)床具有5個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，能夠根據(jù)葉片表面形狀的變化進(jìn)行磨拋?zhàn)藨B(tài)的調(diào)整，從而保證葉片加工質(zhì)量。本文著眼于該機(jī)床的控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的搭建，加工運(yùn)動(dòng)控制策略的研究，以及控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)實(shí)現(xiàn)等方面進(jìn)行研究。 葉片加工時(shí)，該機(jī)床需要進(jìn)行多個(gè)電機(jī)聯(lián)動(dòng)控制。因此采用以PC機(jī)為主體配合具有8個(gè)電機(jī)控制通道的Turbo PMAC2多軸運(yùn)動(dòng)控制器的開放式數(shù)控體系搭建控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)。通過ACC-8s接口板，PMAC卡能夠向各驅(qū)動(dòng)器發(fā)送位置控制模式所需的PLUS+DIR(脈沖+方向)信號(hào)實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的控制，并接收反饋信號(hào)。在機(jī)床X和Y軸上將LF-185型海德漢光柵尺反饋回的1vpp正弦信號(hào)通過ISC11-4SCR型弦波轉(zhuǎn)換器進(jìn)行信號(hào)的細(xì)分后輸入到位置反饋接口實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。而三桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)中由于結(jié)構(gòu)關(guān)系無法安裝光柵尺作為位置反饋，，因此采用直線位移傳感器作為位置檢測元件，通過7660B型USB數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行位置采集，以監(jiān)測并聯(lián)機(jī)構(gòu)的實(shí)時(shí)位姿。 葉片混聯(lián)磨拋機(jī)床控制系統(tǒng)軟件的開發(fā)基于VC++平臺(tái)，應(yīng)用其MFC框架模塊進(jìn)行功能實(shí)現(xiàn)以及圖形界面的開發(fā)。在VC平臺(tái)上對(duì)PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡的動(dòng)態(tài)鏈接庫進(jìn)行函數(shù)調(diào)用，能夠利用PC機(jī)完成各電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制。控制系統(tǒng)軟件中包含了數(shù)據(jù)顯示，機(jī)床手動(dòng)控制，各軸位置監(jiān)測，以及葉片自動(dòng)加工等模塊。并將復(fù)雜機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解計(jì)算，軌跡點(diǎn)數(shù)據(jù)讀取和處理等功能也集成于軟件之中。 機(jī)床磨拋葉片時(shí)需根據(jù)葉片表面實(shí)際形貌進(jìn)行位姿調(diào)整，其調(diào)整角度與該軌跡點(diǎn)處的葉片法向量相關(guān)。法向量無法根據(jù)葉片表面的測量數(shù)據(jù)直接獲得，本文以葉片表面三坐標(biāo)測量點(diǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)提出了基于曲面偏導(dǎo)數(shù)的軌跡點(diǎn)法向量求解方法。該方法以離散的測量點(diǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)在求解點(diǎn)處沿X，Y方向進(jìn)行曲線擬合，以獲得兩條過求解點(diǎn)的高次曲線。對(duì)兩曲線在求解點(diǎn)處求導(dǎo)，得到曲面上該點(diǎn)X和Y向的偏導(dǎo)數(shù)向量。兩偏導(dǎo)數(shù)向量與曲面上該點(diǎn)的法向量有一定的數(shù)值關(guān)系，經(jīng)過轉(zhuǎn)換計(jì)算可以得出該點(diǎn)的法向量。利用橢球面離散點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行圓弧擬合驗(yàn)證了該方法計(jì)算的有效性，計(jì)算最大誤差為0.018弧度。 為保證葉片混聯(lián)磨拋機(jī)床加工葉片時(shí)加工余量的有效去除和運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)可靠，采用PMAC卡的PVT插補(bǔ)模式結(jié)合磨削力經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。PVT插補(bǔ)模式下，需要確定三個(gè)參數(shù)P、V、T，以完成機(jī)床各軸運(yùn)動(dòng)控制。葉片磨拋軌跡決定了其參數(shù)P。確定參數(shù)T時(shí)，需要利用磨削經(jīng)驗(yàn)公式得到各軌跡點(diǎn)駐留時(shí)間關(guān)于工藝參數(shù)的函數(shù)關(guān)系，然后對(duì)磨削軌跡進(jìn)行曲線擬合獲得駐留時(shí)間的積分曲線，通過積分可以算得磨削軌跡上各點(diǎn)間的插補(bǔ)周期T。對(duì)于瞬時(shí)速度參數(shù)V則，需要利用算得的P與T進(jìn)行方程聯(lián)立求解。通過利用追趕法求解P和T構(gòu)建的關(guān)于磨削軌跡上各點(diǎn)瞬時(shí)加速度求解的三對(duì)角線性方程組，獲得瞬時(shí)加速度積分后可得出各插補(bǔ)點(diǎn)的瞬時(shí)速度V。三個(gè)參數(shù)相互關(guān)聯(lián)保證了機(jī)床磨拋運(yùn)動(dòng)合理性。
【關(guān)鍵詞】：混聯(lián)機(jī)床 控制系統(tǒng) PVT插補(bǔ)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG580.2;TP273
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 葉片加工設(shè)備的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 并聯(lián)機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.2.3 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 本文研究內(nèi)容18-19
• 第2章 葉片混聯(lián)磨拋機(jī)床結(jié)構(gòu)與硬件系統(tǒng)組成19-39
• 2.1 葉片混聯(lián)磨拋機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)19-21
• 2.2 機(jī)床運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)21-31
• 2.2.1 硬件系統(tǒng)各主要部件介紹23-26
• 2.2.2 硬件系統(tǒng)主要電氣連接26-31
• 2.3 電機(jī)運(yùn)行的調(diào)整31-37
• 2.3.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器參數(shù)的調(diào)整31-33
• 2.3.2 PMAC 設(shè)置33-37
• 2.4 本章小結(jié)37-39
• 第3章 葉片混聯(lián)磨拋機(jī)床控制策略研究39-51
• 3.1 軌跡點(diǎn)的法向量求解研究39-44
• 3.1.1 軌跡點(diǎn)的法向量圓弧擬合求解示例41-44
• 3.2 PVT 插補(bǔ)的研究與實(shí)現(xiàn)44-50
• 3.2.1 位置增量 P45
• 3.2.2 運(yùn)動(dòng)時(shí)間 T45-47
• 3.2.3 軌跡點(diǎn)處瞬時(shí)速度 V47-49
• 3.2.4 PVT 插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)仿真實(shí)驗(yàn)49-50
• 3.3 本章小結(jié)50-51
• 第4章 葉片混聯(lián)磨拋機(jī)床控制系統(tǒng)軟件開發(fā)51-63
• 4.1 軟件開發(fā)環(huán)境51-52
• 4.2 軟件功能模塊劃分52-53
• 4.3 控制系統(tǒng)軟件界面設(shè)計(jì)53
• 4.4 各功能模塊的軟件實(shí)現(xiàn)53-61
• 4.5 本章小結(jié)61-63
• 第5章 結(jié)論與展望63-65
• 參考文獻(xiàn)65-70
• 致謝70

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：855057