基于UMAC的多軸精密數(shù)控系統(tǒng)研究與開發(fā).pdf

1、在當今世界市場上，光學自由曲面零件有著非常重要的地位，它被廣泛地應用于軍用以及民用市場，比如軍用領域的激光瞄準器、熱成像儀以及微光夜視裝置，民用領域的CCD攝像頭、X光鏡頭等。光學自由曲面零件對機床加工性能的要求非常高，由于單點金剛石切削技術的優(yōu)越性，金剛石切削機床可以直接加工出符合高質量要求的光學零件，所以在多軸數(shù)控機床上采用單點金剛石切削技術加工光學自由曲面零件已經成為當前世界上光學零件超精密加工的主流。
　　本文介紹了光學自

2、由曲面零件以及單點金剛石切削技術的優(yōu)勢與應用，然后介紹并分析了開放式數(shù)控系統(tǒng)的幾種結構，采用了“IPC+UMAC運動控制器”的上位機與下位機數(shù)控系統(tǒng)結構，重點對數(shù)控系統(tǒng)的硬件部分和軟件部分進行了深入的研究和開發(fā)，本文主要在以下幾個方面進行了詳細的研究:
　　首先，本文介紹了當前世界上多軸精密數(shù)控系統(tǒng)和單點金剛石切削技術在國內外的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了開放式數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程，并對三種開放式數(shù)控系統(tǒng)結構進行了對比分析，確立了“IPC+UM

3、AC運動控制器”的數(shù)控體系結構。
　　其次，構建了基于UMAC的數(shù)控系統(tǒng)硬件體系結構。深入分析研究了多軸數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)硬件結構，它由工業(yè)計算機IPC、UMAC運動控制器、驅動器與電機、光電限位開關和光柵反饋元件等組成，并完成了數(shù)控系統(tǒng)的電氣接線。
　　在Windows7系統(tǒng)下，利用Qt編程軟件開發(fā)了數(shù)控系統(tǒng)控制軟件，給用戶提供了直觀易用的人機交互界面，實現(xiàn)了工控機與UMAC運動控制器之間的通訊以及數(shù)據(jù)交換，完成了數(shù)控軟件

4、各功能模塊的設計與開發(fā)。
　　完成了液壓回轉工作臺伺服控制系統(tǒng)的開發(fā)，解決了回轉工作臺液壓油恒壓供油的問題，然后對伺服控制系統(tǒng)的PID參數(shù)進行整定，并在此基礎上進行回轉工作臺的定位誤差補償，使液壓回轉工作臺的定位精度達到了3.61角秒。
　　最后進行了多軸數(shù)控機床的端面車削加工實驗和球面切削加工實驗，并使用Taylor Hobson輪廓儀檢測端面車削工件和球面切削工件的表面質量，其表面粗糙度Ra分別為23.9nm和9.7nm