数控磨床电控系统可靠性建模与评估研究

电控系统作为数控磨床关键子系统之一,尚未有学者对其开展可靠性建模与评估研究。文章对北京第二机床厂提供的MKS型数控磨床电控系统故障数据进行预处理,并绘制概率密度散点图,发现图像趋势符合威布尔分布或指数分布,再利用最小二乘法进行参数估计,经模型检验后引入灰关联度进行模型优选,确定电控系统故障数据所属分布模型为指数分布。最后计算了电控系统平均故障间隔时间MTBF、平均维修时间MTTR和固有可用度A_(inh)。评估结果已反馈给厂家并获得认可,对提升数控磨床整机的可靠性水平有重要意义。

一种基于函数逼近的柔性加减速算法研究

嵌入式数控系统优点诸多,但系统资源、处理能力有限。三角函数加减速算法拥有柔性冲击小、精度高的优点,但其计算复杂,当运用在嵌入式数控系统时,难以满足系统的高实时性要求。针对这个问题,提出一种加减速算法,基于最佳平方逼近方法,利用多项式函数逼近三角函数,进而推理、构建出完整的加减速方程,随后分析算法在不同情况下的速度规划。最终对该算法进行了仿真分析并在以MCU为控制器的数控平台进行了实验,结果表明:算法在保留三角函数曲线柔性的同时降低了计算复杂度,提高了加工效率。

数控压机伺服控制系统复合控制器I-ABC与PID优化

为了提高数控压机伺服控制系统的控制精度,针对伺服控制系统运行控制过程构建数学模型,在人工蜂群算法基础上融入了云分析模型,之后采用改进人工蜂群算法(Improved Artificial Bee Colony,I-ABC)调节比例-积分-微分(Proportional Integral Differential,PID)参数,建立了一种复合控制方法。研究结果表明:以I-ABC进行PID控制时,可以使幅度差降低到0.4%,相位差基本在-0.54°之内,系统加载精度也获得了明显提升,表现出了更优的跟踪性能。以I-ABC进行PID控制时,能够对多余力起到明显抑制作用,响应速度也获得明显提升,可以有效满足系统的准确控制要求。在系统内加入干扰信号,引入I-ABC实施PID调节可以减小系统超调量,还可以获得更短调节时间,使系统获得更强抗干扰性能。

数控系统样条曲线插补技术研究综述

传统数控系统加工复杂曲线时,一般采用微小线段或圆弧段逼近的方法,加工精度低,易引发刀具抖动、机床振动等问题。随着CAD/CAM技术的发展,现代数控机床向高速度、高柔性方向发展,基于高质量加工的要求,提出样条曲线插补方法。对样条曲线插补方法进行综述,首先阐述了插补技术的重要性;其次从进给速度、加工精度等角度系统分析了样条曲线插补方法,分别介绍了A样条插补、B样条插补和C样条插补;最后描述了三种插补方法的发展过程和最新研究动态,对其未来趋势做了总结和展望。

一种小型教学用五轴激光加工机床控制系统设计与实现

为满足教学型五轴激光加工机床数控系统高精度、实时性和适教化要求,设计基于PC及TwinCAT3 PLC的五轴激光光机电协同教学数控系统。在上位机中,使用基于Windows 7的QT Creator设计人机交互界面,以实现对PLC和CNC的实时状态监测、控制和非实时任务处理。在基于TwinCAT3 PLC的下位机中,使用ST语言编程实现了实时功能模块的开发与伺服运动、光束运动的控制。上位机与下位机之间通过ADS通信实现了数据交换,而下位机与伺服控制系统之间则使用EtherCAT实时以太网总线通信。最后,对教学用五轴激光加工机床的控制系统进行了初步测试,包括基本运动控制测试与激光控制测试,一定程度上验证了此系统的可行性与稳定性,为后续激光教学机床控制系统的开发奠定了基础。

面向可配置复合磨削中心的监控系统设计与实现

智能制造的大环境不断推动先进制造装备和信息通信技术的进一步融合,面向可配置复合磨削中心,设计开发监控系统实现对复合磨削中心加工状态的监控功能。针对复合磨削中心可配置的不同数控系统,标准化封装其通信接口;同时,设计开发基于C/S架构的监控系统,实时读写接口数据,达到监测复合磨削中心加工状态的目的。

基于PLC的加工中心操作面板控制功能的设计

针对配置KND 2000Mci数控系统的CB-SKZT600加工中心,设计了该数控机床工作模式的选择、伺服轴进给倍率、伺服轴快速倍率、主轴速度倍率等功能,包括各功能硬件控制电路的设计,以及编制相应的PLC控制梯形图,以期为其他加工中心操作面板控制功能设计提供一种简捷实用的解决思路。

高精度五轴龙门数控加工中心综合误差建模与辨识

针对五轴数控机床在加工过程产生的多类别融合误差影响着机床加工精度的问题,提出一种基于误差耦合的综合误差模型建立方法。从误差源的角度出发,分析影响机床加工精度的主要因素,探究不同误差对机床加工精度的影响。在此基础上建立了目标机床的拓扑结构和低序体阵列,从而完成了基于多体系统理论的理想状态和实际状态下的综合误差齐次坐标变换矩阵的推导,由此建立起目标机床的综合误差模型,并给出了综合误差模型正确性的验证。提出了一种先插值后拟合方法对五轴数控机床误差进行拟合。实验结果表明,该方法可有效地处理误差波动较大的数据,相较而言,拟合偏差降低了3.04%,提高了五轴数控机床综合误差模型精度。

职教本科数控技术专业行动体系课程开发建设路径

随着全球市场竞争加剧,以智能制造为代表的先进制造技术已在企业逐步推广应用。面对产业高端和高端产业的智能制造职业岗位,中、高职毕业生的岗位职业能力适应性明显不足。岗位职业能力适应性是职教本科的本质特征,职教本科数控技术专业课程的开发应遵循职业本位逻辑,根据人才市场需求的变化进行持续的自我革新,为主动融入地方产业发展及提升地方经济综合实力,提供高层次技术技能数控技术专业人才教育保障。

基于网络节点-TIC的数字孪生机床数据可信度评估方法研究

新质生产力以其高科技、高效能和高质量等主要特征,获得广泛关注。其中大力发展数字经济,促进数实交融,是新质生产力的重点。而数据要素作为第五大生产要素以及实现制造业数字化智能化的基础,正在不断探索进步。提出一种数字孪生机床数据可信度评估方法,通过仿真系统构建数据交互网络节点图,以数据传输频率、数据吞吐量、数据延迟和数据重要程度为基础计算各系统间数据交互权重,使用Theil不等式系数(Theil’s inequality coefficient,TIC)方法计算数据可信度,计算二者结合后的可信度阈值与单一TIC方法计算的可信度阈值,并验证该方法的有效性。

参数曲线光滑处理的双向四阶Taylor拟合方法

为了使数控轨迹更加光滑,以进一步提高加工效率,提出一种基于空间轴的光滑曲线双向四阶Taylor拟合方法,通过优化使曲率更平缓来进一步降低拟合曲线的轮廓误差。首先,在参数曲线上选取有限均匀的数据点计算参数各阶导数以及曲率、挠率等微分几何量,以建立Frenet坐标系;然后,在第i区间始末两个数据点分别进行前向和后向四阶Taylor展开,根据刀位点在始末两个数据点形成的参数空间的相对距离确定耦合权重的拟合曲线;最后,通过坐标反变换得到机床坐标系XYZ下的优化轨迹。通过对原始轨迹和双向四阶Taylor拟合进行比较表明,随着阶数的提高,轮廓误差逐渐降低,曲率均值、曲率极差和曲率的导数极差均趋近原始曲线。通过对标准圆和高速列车车轮踏面LM-32进行拟合测试表明,相比拟合曲线,所提方法得到的优化曲线曲率变化连续,轮廓误差小4μm~5μm。

现代学徒制校企共同实施教学诊改的实践研究

针对目前校企合作实施现代学徒制实施过程无法保证教学质量,在数控技术专业实施现代学徒制建立教学诊改机制,有助于学校和企业共同育人并提升人才培养质量,成立校企协同的教学诊改工作部门对教学质量监控,以提升数控技术专业现代学徒制教学质量为首要任务,形成具有完整明确的质量保障机制和运行系统,在实施现代学徒制中保证人才培养质量,运用诊改机制提出改进建议,形成现代学徒制的质量保障长效机制。

基于虚拟仿真技术的高精度数控机床自动控制系统

为实现高精度数控加工,设计基于虚拟仿真技术的高精度数控机床自动控制系统。该系统依托SolidWorks、Deep Exploration等软件,建立数控机床虚拟仿真三维模型,设计数控机床控制约束关系,获取数控机床运行数据,并将该数据内的跟随误差、误差积分、误差微分等作为控制输入变量,设计由神经网络和PID组成的混合控制器,利用该混合控制器输出数控机床自动控制量,实现高精度数控机床自动控制。实验表明:该系统在各种运行环境下的软件移植完整程度均超过95%,在控制数控机床运动速度时,跟随误差始终保持在-50~50 mm/min,应用效果较为显著。

基于3DS Max的数控机床加工系统设计

数控机床加工已成为机械现代化发展的核心部分,然而,当前数控机床加工的准确性仍然面临严峻挑战。研究基于3DS Max建模软件完成了数控机床加工系统设计。采用3DS Max软件绘制数控机床的3D模型,依据实际需求实现系统交互界面的可视化。结果显示:窗口的界面功能预测结果均与实际结果保持一致;切削仿真实验中加工数据的延迟最高为58 ms,最低为29 ms,平均延迟为36 ms,满足测试要求;研究系统占用率较低,为14%,低于其余3种系统的CPU占用率。以上结果均验证了所设计系统性能的优越性,表明所构建系统在数控机床加工控制领域有着十分重要的意义。

数控精密立式磨床空间误差建模及溯源分析

数控精密立式磨床在加工时具有变形量少、圆度更好的优点,广泛应用于机床行业中套筒类、盘类、环类、小型工作台等零件的磨削加工领域。与国外相比,国内机床行业在高端磨床领域存在着生产效率低、加工精度差等问题。以某型号数控精密立式磨床为研究对象,首先通过研究各关键部件之间的运动关系,得出相应的几何误差参数,运用多体系统理论建立了部件之间的变换矩阵,进而得到磨床的精密加工约束方程,从而建立磨床的空间几何误差模型。依据该空间误差模型,建立误差灵敏度模型,得到影响加工精度的关键误差项。最后针对关键误差项进行误差修复,完成对数控立式磨床加工精度的优化,可在立式磨床设计阶段提供一定的设计理论基础。

数控皮革裁剪机伺服进给三闭环控制系统PID控制研究

过窗裁剪是皮革机加工过程中的一大特点。本文针对皮革机加工过程中因存在大量过窗裁剪而带来的进给系统控制精度过高、外界工作环境干扰大等问题,构建了一种数控皮革裁剪机伺服进给三闭环控制方案,对该方案的永磁同步电机数学模型、PID控制模型、PID参数整定方案等进行分析,为皮革机加工工艺提升提供借鉴。

SINUMRINK84OD-SL系统在轧辊磨床升级改造中的应用

2015年开始,西门子公司将SIEMENS 840D-PL系列产品列为淘汰产品,西门子工厂停止生产,大部分企业开始采用机械部件利旧,电气设备升级成新一代SINUMRINK 84OD-SL系统,改造老旧磨床设备,实现产品升级换代,满足生产使用要求。

超低温内喷式数控铣床开放式数控系统开发

传统数控加工系统难以满足超低温灵活加工的试验需求,通过研发开放式数控系统以兼容更加多样的加工条件。基于“工业计算机(IPC)+PMAC”架构开发了超低温内喷铣床的开放式数控系统,并在数控系统中开发了G代码运动控制功能,实现了液氮调控功能。在机床上进行的运动精度测试结果表明,开发的开放式数控系统及相关功能满足超低温加工需求。

基于改进PID算法的船舶零件数控加工系统设计

船舶制造是国家工业实力的重要体现,船舶零件加工需要电机精确定位,但传统PID算法存在超调以及稳定时间过长的问题,因而难以满足现代造船业的需要。本文将PID算法和模糊控制进行有效结合,分析改进PID算法的基本原理,并对改进的PID算法进行建模和仿真。在此基础上提出船舶五轴零件数控加工系统的设计目标,并设计硬件的整体结构框架。测试结果表明,五轴数控系统的加工平面度、轮廓度以及加工精度均能够满足设计要求,系统具有较好的可靠性和稳定性。

基于内网穿透的FANUC数控系统PMC远程访问方法

为解决内部网络中FANUC数控系统PMC远程访问的问题,文章提出了基于内网穿透的FANUC数控系统PMC远程访问方法,并使用花生壳软件、NATAPP、frp和花生壳硬件盒子等4种内网穿透工具实现,详细阐述了各个工具方法在实际使用中的具体配置方法,分析对比了4种方法在实际中的应用场景以及优势和劣势。这些方法具有低成本、高效率的特点,为实现FANUC数控系统PMC的远程访问提供了一定的指导和参考。