Development of practical postprocessor for 5-axis machine tool with non-orthogonal rotary axes

In order to develop a practical postprocessor for 5-axis machine tool,the general equations of numerically controlled(NC) data for 5-axis configurations with non-orthogonal rotary axes were exactly expressed by the inverse kinematics,and a windows-based postprocessor written with Visual Basic was developed according to the proposed algorithm.The developed postprocessor is a general system suitable for all kinds of 5-axis machines with orthogonal and non-orthogonal rotary axes.Through implementation of the developed postprocessor and verification by a cutting simulation and machining experiment,the effectiveness of the proposed algorithm is confirmed.Compatibility is improved by allowing exchange of data formats such as rotational total center position(RTCP) controlled NC data,vector post NC data,and program object file(POF) cutter location(CL) data,and convenience is increased by adding the function of work-piece origin offset.Consequently,a practical post-processor for 5-axis machining is developed.

摇臂钻床的数控化改造

介绍将Z30 6 3型摇臂钻床进行数控化改造用以加工管板类零件的加工原理 ,数控化改造方案 ,在研制过程中所遇到的技术关键问题及其解决方法。

基于FMECA的数控转台可靠性分析

以国内数控立卧回转工作台为研究对象,分析其功能原理,建立功能层次与结构层次对应关系。在此基础上提出针对该型数控转台的故障模式、影响及危害性分析(FMECA)方法,并在大量用户累积使用数据的基础上,填写相应的功能FMEA表,并由此计算出对应零部件的危害度。计算结果表明,小活塞发生故障的危害性最高,危害度达到了0.000 495;针对危害度较高的几种故障模式提出了相应的改进措施。

基于STM32F4的时栅数控分度转台控制系统设计

为了提高时栅位移传感器数控转台的控制定位精度,针对步进电机载物运动时的高频出力不足、低频振动、失步、堵转等现象,提出了一种基于STM32F4的数控分度转台控制系统。系统通过对硬件、软件的设计建立了以STM32F4微处理器为控制核心、时栅角位移传感器为反馈元件的全闭环控制系统,有效的解决了步进电机的精确控制问题。经实验验证,实现了高稳定性、高速度、高精度的时栅数控转台定位,定位精度达到了±2″。

多因素影响下的大重型数控转台的传动精度分析

为了提高数控机床的机械加工性能,针对双蜗杆蜗轮传动的数控转台,在分析影响其啮合侧隙的几何与物理因素如中心距误差、中间平面误差、轴交角误差及载荷的基础上,基于多体动力学理论和接触碰撞理论建立双蜗杆机构虚拟样机模型,并在ADAMS中进行了仿真分析。为了进一步研究上述4种因素在不同变化范围的水平下对传动精度影响的大小,假定4种因素为正态分布且相互独立,利用Monte Carlo抽样仿真的方法对机构传动可靠性进行分析,从而确定主要影响因素。该方法为数控转台传动机构的优化设计提供了参考。

数控转台直接驱动回转送进系统的鲁棒2自由度H_∞控制

为使直接驱动回转送进系统具有良好的抗扰性能及速度指令跟踪性能,采用基于模型匹配鲁棒2自由度控制结构,设计一个H∞速度控制器。H∞速度控制器使系统对负载扰动及自身参数变化具有较强鲁棒性,同时采用鲁棒2自由度结构,并考虑模型匹配问题,是为了提高系统对速度信号的渐近跟踪性能及响应速度,可以解决抗干扰性能和快速跟踪性能之间的矛盾。仿真结果及分析表明,所提出的鲁棒2自由度H∞速度控制器可以保证高精度直接驱动转台回转送进系统的鲁棒性和精确速度跟踪。

数控转台回转送进系统伺服刚度的鲁棒控制

直接驱动数控转台采用环形永磁力矩电机的伺服系统易受负载转矩变化的影响,显著降低系统的伺服动态刚度。基于具有前馈的伪微分反馈控制框架,采用H∞混合灵敏度控制方法,将动态刚度的最大化设计问题转化为H∞鲁棒控制的最小化设计问题来设计控制器。该控制器使系统对负载扰动及自身参数变化具有较强的鲁棒性,提高了系统对输入信号的响应速度,解决抗干扰性能和快速跟踪性能之间的矛盾,增强了系统的动态刚度。仿真结果表明,所设计的H∞控制器使数控转台回转送进系统对负载扰动及参数变化具有较强的鲁棒性。

数控转台直接驱动伺服系统的L_2鲁棒定位控制

针对采用直接驱动技术的数控转台回转送进系统易受参数不确定性和负载扰动影响的特点,采用L2鲁棒控制理论来设计控制器,并利用L2范数对干扰信号加以限制。L2鲁棒控制是用一个结构和参数都固定不变的控制器来保证系统在不确定性影响最严重的情况下也能满足性能要求,使系统具有较强的抗干扰性。仿真结果表明,所设计的控制器使系统对参数不确定性和负载扰动具有较强的鲁棒性,并实现了对位置输入信号的快速跟踪,从而提高系统的伺服性能。

数控转台回转送进系统动态伺服刚度的H_∞鲁棒控制

数控转台用环形永磁力矩电动机回转送进系统采用直接驱动技术后,对负载转矩变化更为敏感,严重影响系统的动态伺服刚度,使系统的伺服性能大大降低。采用高级PDFF控制结构与H∞鲁棒控制理论相结合的方法,将动态刚度的最大化设计问题转化为H∞鲁棒控制的最小化设计问题来设计控制器。该控制器可以有效地抑制负载扰动对数控转台伺服系统的影响,使系统具有较强的鲁棒性,并获得良好的跟踪响应,在一定程度上解决了系统抗干扰性能与快速跟随性能之间的矛盾。仿真结果表明,与传统的PDFF控制器相比,所提出的基于高级PDFF控制框架的H∞控制器提供了更高的动态伺服刚度来抑制动态扰动。

数控化改造摇臂钻床以加工大型管板类零件

介绍运用极坐标方法数控化改造Z30 6 3型摇臂钻床用以加工大型管板类零件的加工原理、数控化改造方案、在研制过程中所遇到的关键技术问题及其解决方法。该数控钻床已成功用于生产。

直接驱动数控转台的QFT-H_∞控制

直接驱动数控转台用环形永磁力矩电机伺服系统的参数不确定性和负载扰动严重影响系统的伺服性能,文章采用定量反馈理论(QFT)与H∞控制理论相结合的方法设计了一个速度控制器。QFT能够实现具有大范围不确定性系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能设计要求,但需要在N ichols图上进行回路整形,作图过程十分繁琐。基于QFT,利用H∞控制理论设计控制器可省去作图过程,大大简化了设计过程。仿真结果及分析表明,所设计的QFT-H∞速度控制器使伺服系统对参数不确定性和负载扰动具有较强的抗干扰性能。

带倾斜回转工作台的四坐标后置处理方法

针对带倾斜回转工作台的四坐标数控加工的后置处理,提出了一种非正交多轴联动数控机床的逆运动学求解方法。基于矢量绕任意轴线的旋转变换,建立了非正交情况下四坐标机床各运动坐标同刀位数据之间的映射关系,从而实现了机床平动坐标和转动坐标的计算。该方法同样适用于非正交情况下五坐标机床的逆运动学求解。利用刀具同加工表面相切的控制方式,给出了实际加工中进刀及退刀过程的构造方法。本文方法稳定可靠,并已成功应用于工程实际中。

MGA在环形力矩电机H_∞速度控制中的应用

数控转台永磁环形力矩电动机回转送进系统采用直接驱动技术后,对负载扰动和参数变化比较敏感,使系统的伺服性能大大降低.针对这一问题,采用多目标遗传算法设计H∞速度控制器,对H∞速度控制器参数优化选取,该控制方法可以有效地抑制负载扰动和参数变化对数控转台伺服系统产生的干扰,使系统具有更强的鲁棒性,并获得良好的跟踪响应.仿真结果表明,所提出的多目标遗传算法H∞速度控制使数控转台回转送进系统对负载扰动及参数变化具有更强的鲁棒性和快速性.

基于T-S模糊模型直驱式数控转台系统L_1次优控制

针对直接驱动数控转台伺服系统易受负载扰动和参数不确定性影响的特点,设计了基于T-S模糊模型的L1次优速度控制器。首先,使用T-S模糊模型来逼近直接驱动伺服系统的数学模型,基于求出的模糊模型来设计控制器。然后利用线性矩阵不等式(LM I)获得速度闭环模糊系统模型的L1范数上边界,将L1最优化控制问题转化成为次优化控制问题。最后通过线性矩阵不等式约束条件保证了系统的稳定性。仿真结果表明,所设计的L1次优速度控制器使直接驱动伺服系统对负载扰动和参数不确定性具有较强的鲁棒性。

弹性多齿分度工作台的设计

进行了数控机床中分度工作台的设计 ,设计出一具有 3 60个齿的弹性多齿分度台 ,该装置采用弹性齿取代刚性多齿盘 ,大大提高了分度精度 ,其角度误差仅为± 0 2″。

数控转台的可靠性增长措施

数控转台是国产五轴联动机匣加工中心的核心功能部件,因转台的工作环境十分恶劣,长期受切削液、工件切屑和切削力的影响,故障频发、精度保持性较差,严重影响了国产机匣加工中心的整机可靠性和机匣工件的加工质量。对机匣加工中心可靠性的薄弱环节数控转台进行了研究,根据掌握的故障数据,进行故障模式影响及危害性分析,找出数控转台可靠性的薄弱部位,对故障发生的原因进行深入分析,提出了有针对性的可靠性增长措施,为国产数控转台的可靠性增长提供了一定的依据。

模糊滑模控制在数控转台伺服系统中的应用

针对一类包含不确定性和非线性因素的数控转台伺服系统,提出了一种基于模糊逻辑的滑模变结构控制算法。采用积分滑模面方法设计了切换函数,并将其作为模糊系统的输入,设计了单输入的模糊控制器。利用模糊控制策略调节控制量,获得系统的控制输出。仿真结果表明,模糊滑模控制算法有效地削弱了常规滑模控制中出现的抖振现象,提高了系统的响应速度,并增强了系统的鲁棒性。

基于ARM的高精度全闭环时栅数控转台

为了提高数控回转工作台的控制精度,利用高精度时栅角位移传感器作为测角元件,实时测出转台的实际角位移并将其作为反馈信号,以ARM处理器做为数控系统的核心器件,实现了全闭环的转台数控系统。该系统通过机械传动比细分的方法,解决了在步进电动机步距角细分不足的情况下,实现高精度控制。实验证明该系统具有运行稳定,定位精度高等优点,在机加工领域有较好的应用前景。

新型圆柱凸轮传动式数控转台有限元分析

介绍了一种新型圆柱凸轮传动式数控转台,将其三维模型导入Workbench进行有限元分析,得到新型圆柱凸轮传动式数控转台在满载状态下的动静态特性。根据有限元分析结果找到数控转台工作过程中最大应力和最大形变位置,为新型圆柱凸轮传动式数控转台的结构改进和优化提供依据。

数控程序解释软件芯片的研制与开发

本文阐述开发的通用数控机床ＮＣ程序解释软件芯片的体系结构，内外接口，使用方法，检索机制及其Ｃ＋＋实现，同时我们还讨论了描述软件芯片的有关技术（含有关软件体系结构基础研究的成果）。