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五轴联动激光加工机数控系统的研究

作　者: 贺磊
导　师: 黄玉美
学　校: 西安理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 五轴联动激光加工数控系统程序示教 PMAC
分类号: TG665
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 108次
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内容摘要

目前，国内外普遍应用于激光加工中的数控系统是一种专用型、封闭式的系统。由于该类系统难以扩展，价格昂贵，无法适应现代高柔性、低成本的加工要求，因此，近年来代表了激光加工数控技术发展方向的、具有良好柔性和较低成本的开放式数控系统正逐渐成为数控技术研究的热点。本文结合五轴联动激光加工机床5LC-1的研究与开发，对激光加工机床开放式数控系统的开发进行了研究，研制了一套可以同时应用于激光切割、激光焊接和激光热处理等多种加工方式的五轴联动复合激光加工数控系统。该系统具有开放性、多功能性等特点。本文的主要研究工作如下：1．针对五轴联动激光加工机5LC-1的结构，在建立机床坐标系统的基础上求解了该机床的运动学逆解，得到了该机床各个坐标轴驱动量的数学表达式，从而为数控编程提供了理论依据。2．对机床数据采集系统以及控制面板、手轮等部分外围接口硬件进行了设计。3．在Windows 2000操作系统下，采用VC++6.0对数控系统软件的通用功能模块进行了开发，实现了激光切割加工工件表面起伏误差数据的采集及补偿，完成了激光切割加工的程序示教功能。4．通过激光切割实验验证了本文所开发激光加工机数控系统的可行性。该数控系统的开发适应了用户需求和市场变化，可提高加工效率，具有实际的应用价值。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-15
  1.1 引言  10-11
  1.2 五轴联动激光加工机床的发展及应用现状  11-12
  1.3 激光加工对控制的要求  12
  1.4 激光加工数控系统的关键环节  12-13
    1.4.1 机床逆位置解析  13
    1.4.2 实时轨迹插补  13
    1.4.3 进给轴运动控制  13
    1.4.4 激光切割焦点位置自动测量与补偿  13
  1.5 课题提出的背景和意义  13-14
  1.6 本论文研究的主要内容  14-15
2 激光加工系统的组成及数控编程中的算法处理  15-23
  2.1 激光加工系统的组成  15-19
    2.1.1 激光器  16
    2.1.2 激光加工机床主机  16
    2.1.3 数控系统  16-17
    2.1.4 导光系统  17-18
    2.1.5 冷却系统  18
    2.1.6 其他组成部分  18-19
  2.2 五轴联动激光加工机运动学逆解的求解  19-22
    2.2.1 机床坐标系统的建立  19-20
    2.2.2 运动学逆解的求解  20-22
  2.3 本章小结  22-23
3 激光加工机数控系统的硬件组成及软件开发  23-57
  3.1 激光加工机数控系统的总体构成  23-24
    3.1.1 数控系统硬件平台的选择  23
    3.1.2 激光加工机数控系统的总体构成  23-24
  3.2 激光加工机数控系统的硬件设计及选型  24-32
    3.2.1 工业控制计算机  24-25
    3.2.2 多轴运动控制器  25-27
    3.2.3 伺服系统  27-28
    3.2.4 多路I/O接口板  28
    3.2.5 Z轴位移传感器  28-30
    3.2.6 A/D转换卡  30-31
    3.2.7 双端口RAM  31-32
  3.3 数控系统外围接口硬件的设计  32-36
    3.3.1 控制面板单元  33-34
    3.3.2 手轮单元  34-35
    3.3.3 PMAC与伺服驱动器的连接  35
    3.3.4 数据采集卡与超声波传感器的连接  35-36
  3.4 激光加工机数控系统软件总体设计  36
  3.5 数控系统软件开发平台及开发工具的选择  36-45
    3.5.1 软件开发平台的选择  36-38
    3.5.2 PMAC程序及其开发工具  38-44
    3.5.3 PCI-1716数据采集卡开发工具  44-45
  3.6 主要功能模块的开发与实现  45-56
    3.6.1 系统初始化模块  45-49
    3.6.2 自动加工模块  49-51
    3.6.3 手动程序编辑模块  51-52
    3.6.4 MDI模块  52
    3.6.5 手动控制模块  52-53
    3.6.6 激光切割示教加工模块  53-56
  3.7 本章小结  56-57
4 数控系统的联机调试及激光切割加工实验  57-69
  4.1 数控系统联机调试  57-62
    4.1.1 PMAC PCI双端口RAM的配置  57-58
    4.1.2 机床控制面板的调试  58
    4.1.3 机床手轮的调试  58-59
    4.1.4 机床原点与参考点的建立  59-61
    4.1.5 数控系统自动加工时辅助功能的实现  61-62
  4.2 PMAC控制器PID参数的调节  62-67
    4.2 1 PID滤波器工作原理  62-63
    4.2 2 PID滤波器的参数调节  63-65
    4.2.3 调试结果及其分析  65-67
  4.3 激光切割加工实验  67-68
  4.4 本章小结  68-69
5 全文工作总结及结论  69-70
  5.1 论文的主要工作与结论  69
  5.2 今后工作展望  69-70
致谢  70-71
参考文献  71-74
攻读硕士期间发表的论文  74

五轴联动激光加工机数控系统的研究

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