本文關鍵詞：葉片混聯(lián)磨拋機床控制系統(tǒng)研究與實現(xiàn)

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【摘要】：葉片是汽輪機、水輪機、航空發(fā)動機中十分重要的零件。為提高葉片磨拋加工的效率，降低葉片制造成本，吉林大學智能精密制造課題組研發(fā)了葉片混聯(lián)磨拋機床。該機床具有5個運動自由度，能夠根據(jù)葉片表面形狀的變化進行磨拋姿態(tài)的調(diào)整，從而保證葉片加工質(zhì)量。本文著眼于該機床的控制系統(tǒng)硬件結構的搭建，加工運動控制策略的研究，以及控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)實現(xiàn)等方面進行研究。 葉片加工時，該機床需要進行多個電機聯(lián)動控制。因此采用以PC機為主體配合具有8個電機控制通道的Turbo PMAC2多軸運動控制器的開放式數(shù)控體系搭建控制系統(tǒng)硬件平臺。通過ACC-8s接口板，PMAC卡能夠向各驅動器發(fā)送位置控制模式所需的PLUS+DIR(脈沖+方向)信號實現(xiàn)電機運動的控制，并接收反饋信號。在機床X和Y軸上將LF-185型海德漢光柵尺反饋回的1vpp正弦信號通過ISC11-4SCR型弦波轉換器進行信號的細分后輸入到位置反饋接口實現(xiàn)閉環(huán)控制。而三桿并聯(lián)機構中由于結構關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)采集卡進行位置采集，以監(jiān)測并聯(lián)機構的實時位姿。 葉片混聯(lián)磨拋機床控制系統(tǒng)軟件的開發(fā)基于VC++平臺，應用其MFC框架模塊進行功能實現(xiàn)以及圖形界面的開發(fā)。在VC平臺上對PMAC運動控制卡的動態(tài)鏈接庫進行函數(shù)調(diào)用，能夠利用PC機完成各電機的運動控制�？刂葡到y(tǒng)軟件中包含了數(shù)據(jù)顯示，機床手動控制，各軸位置監(jiān)測，以及葉片自動加工等模塊。并將復雜機床運動學正逆解計算，軌跡點數(shù)據(jù)讀取和處理等功能也集成于軟件之中。 機床磨拋葉片時需根據(jù)葉片表面實際形貌進行位姿調(diào)整，其調(diào)整角度與該軌跡點處的葉片法向量相關。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測量點數(shù)據(jù)為基礎提出了基于曲面偏導數(shù)的軌跡點法向量求解方法。該方法以離散的測量點數(shù)據(jù)為基礎在求解點處沿X，Y方向進行曲線擬合，以獲得兩條過求解點的高次曲線。對兩曲線在求解點處求導，得到曲面上該點X和Y向的偏導數(shù)向量。兩偏導數(shù)向量與曲面上該點的法向量有一定的數(shù)值關系，經(jīng)過轉換計算可以得出該點的法向量。利用橢球面離散點數(shù)據(jù)進行圓弧擬合驗證了該方法計算的有效性，計算最大誤差為0.018弧度。 為保證葉片混聯(lián)磨拋機床加工葉片時加工余量的有效去除和運動的平穩(wěn)可靠，采用PMAC卡的PVT插補模式結合磨削力經(jīng)驗公式進行運動控制。PVT插補模式下，需要確定三個參數(shù)P、V、T，以完成機床各軸運動控制。葉片磨拋軌跡決定了其參數(shù)P。確定參數(shù)T時，需要利用磨削經(jīng)驗公式得到各軌跡點駐留時間關于工藝參數(shù)的函數(shù)關系，然后對磨削軌跡進行曲線擬合獲得駐留時間的積分曲線，通過積分可以算得磨削軌跡上各點間的插補周期T。對于瞬時速度參數(shù)V則，需要利用算得的P與T進行方程聯(lián)立求解。通過利用追趕法求解P和T構建的關于磨削軌跡上各點瞬時加速度求解的三對角線性方程組，獲得瞬時加速度積分后可得出各插補點的瞬時速度V。三個參數(shù)相互關聯(lián)保證了機床磨拋運動合理性。
【關鍵詞】：混聯(lián)機床 控制系統(tǒng) PVT插補
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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 葉片加工設備的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 并聯(lián)機床的發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.2.3 機床數(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)磨拋機床結構與硬件系統(tǒng)組成19-39
• 2.1 葉片混聯(lián)磨拋機床機械結構19-21
• 2.2 機床運動系統(tǒng)硬件結構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 電機運行的調(diào)整31-37
• 2.3.1 電機驅動器參數(shù)的調(diào)整31-33
• 2.3.2 PMAC 設置33-37
• 2.4 本章小結37-39
• 第3章 葉片混聯(lián)磨拋機床控制策略研究39-51
• 3.1 軌跡點的法向量求解研究39-44
• 3.1.1 軌跡點的法向量圓弧擬合求解示例41-44
• 3.2 PVT 插補的研究與實現(xiàn)44-50
• 3.2.1 位置增量 P45
• 3.2.2 運動時間 T45-47
• 3.2.3 軌跡點處瞬時速度 V47-49
• 3.2.4 PVT 插補運動仿真實驗49-50
• 3.3 本章小結50-51
• 第4章 葉片混聯(lián)磨拋機床控制系統(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)軟件界面設計53
• 4.4 各功能模塊的軟件實現(xiàn)53-61
• 4.5 本章小結61-63
• 第5章 結論與展望63-65
• 參考文獻65-70
• 致謝70

【參考文獻】

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本文編號：855057