摘要:結合并聯機床數控采用以“PC+適配器“為硬件平臺,以Windows操作系統為軟件平臺建造樣機的開放式數控系統。著重研究數控系統的總體方案、硬件平臺建造技術、多任務實時調度策略、用戶界面設計技術及并聯機床仿真技術,并按照軟件工程思想編制了數控系統軟件
關鍵詞:并聯機床;開放式結構;CNC系統;CAD/CAMr
為了提高對生產環境的適應性,滿足快速多變的市場需求,近年來全球機床制造業都在積極探索和研制新型多功能的制造裝備與系統,其中在結構技術上的突破性進展當屬20世紀90年代問世的并聯機床(parallelmachinetool),它是將并聯機構作為進給傳動機構的數控機床,在功能上是加工、測量、裝配與物料搬運等多種工藝過程的集成,性能上是高剮度、高精度、高速度、高柔性、輕重量、低成本的集成,是機電一體化產品。因此,1994年美國Giddings&.Lewis和Ingersoll公司首次研制成功了稱為“變異型”(VARIAX和“六足蟲”(Hexapods)的并聯數控機床后,國內外學術界推出多種結構的產品化樣機,我國也將并聯機床的研究開發列入國家“九五”攻關、“863”高技術發展計劃,搶在國外產品占領我國市場之前,開發我國自己的并聯機床產品。天津大學在天津市重點基金、教育部“211”工程重點建設項目資助下,開展新型多功能并聯機床設計理論、關鍵技術研究及樣機建造工作。
[b]1 機床控制原理
1.1 機床傳動原理[/b]
圖1為機床等效機構示意圖,3HSS并聯機床(在此,H為螺旋副,s為球面副)的主進給機構采用三自由度并聯機構,由動平臺和3對立柱滑鞍一支鏈組成;每條支鏈中含3根平行定長桿件,各桿件一端與滑鞍,另一端與動平臺用球鉸(或虎克鉸)連接,滑鞍由伺服電機和滾珠絲杠螺母副驅動,沿安裝在立柱上的滾動導軌作上下移動,進而使動平臺僅提供沿笛卡兒系3個方向的平動,可以看出并聯機床與傳統機床的本質區別在于,刀具在操作空間的運動是關節空間線性伺服運動的非線性映射,由于目前數控系統軌跡控制算法是針對笛卡兒坐標系開發的,不能直接用于并聯機床伺服驅動的運動控制。并聯機床常用且易行的軌跡控制算法是,首先根據精度要求在操作空間中離散刀具軌跡,并根據硬件所提供的插補采樣頻率,按時間軸對離散點作粗插補,然后通過虛實變換將數據轉化到關節空間,再送人控制器進行精插補。因此并聯機床數控系統的硬件平臺建造必須依賴于開放式數控系統結構,而軟件設計主要解決控制器的虛、實映射插補算法效率及速度過渡問題。
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基于開放式結構的并聯機床數控系統建造[/align][/b]