數(shù)控機床誤差補償控制器的開發(fā)與研究.pdf

1、自上個世紀90年代中期起，隨著科研人員對軟件誤差補償及其實施技術研究的不斷深入，以提高工件加工精度內容為主的相關文獻和新技術不斷涌出。研究取得的明顯成果，反映出軟件誤差補償技術具有廣闊的應用前景和很強的實用性。目前，大部分CNC機床的誤差補償多是通過一臺外部PC機，配以多種傳感器來完成數(shù)據(jù)采集及補償任務的，而補償值則通過總線接口反饋到機床的CNC系統(tǒng)。此種方法雖然能夠完成補償任務，滿足客戶的要求，但其對現(xiàn)場條件要求較高、輔助實驗設備需求

2、量較大、調試較復雜、成本較高，最終導致該項技術難于市場化、產品化。對于我國大部分生產企業(yè)而言，需要的是功能上滿足要求、安裝、調試方便、易于操作和培訓、可以適應不同環(huán)境、成本易于控制的市場化產品。本研究將軟件誤差補償思想和硬件電路結合起來，開發(fā)了一種由單片機控制的誤差補償器。誤差補償器通過固化在單片機中的控制程序，取代PC機來實現(xiàn)誤差補償，并通過RS-232C接口實現(xiàn)誤差補償器與數(shù)控機床的通信。主要探究內容如下： ⑴以多體系統(tǒng)理論

3、為基礎，通過對機床抽象、總結和運動模型的分析，建立了考慮幾何誤差情況下的機床運動模型。針對實驗對象ZK7640三坐標立式銑床給出了具體的建模過程，推導了考慮幾何誤差情況下實現(xiàn)精密加工條件的約束方程。同時，描述了機床幾何誤差源和運用九線法對機床誤差參數(shù)的辨識方法。 ⑵闡述了誤差補償器的總體設計方案，包括硬件設計和軟件設計的主要思路。硬件設計中具體介紹了誤差補償器的各功能模塊的劃分、單片機和其他關鍵芯片的功能及選型、各模塊及輔助外圍

4、電路的原理圖設計。在PCB設計中，重點對元器件的布局和布線進行了介紹，并針對不同的封裝形式提出了不同的布局方案。此外，對硬件電路設計中用到的抗干擾技術進行了總結。 ⑶軟件部分詳細闡述了與硬件功能相對應的系統(tǒng)軟件的模塊劃分、各模塊流程圖的繪制和系統(tǒng)基本定義。采用單片機的C語言進行程序設計，并輔以匯編語言。文中給出了本系統(tǒng)的主程序和各功能模塊的程序代碼。 ⑷對誤差補償器進行調試，包括單片機硬件電路系統(tǒng)的靜態(tài)調試、單片機應用程