由开放式CNC构筑网络制造系统

网络制造给制造业这一传统行业带来了全新的发展 ,并且越来越显示出它的优越性 ,尤其适合我国的国情。讨论了现代网络制造技术及支持它的开放式 CNC;分析了开放式 CNC的软硬件结构及由它构筑网络制造系统的方案 ;阐述了网络制造系统在我国的发展与应用 ;

非球面铣磨机的设计及开发

介绍了一台适用于非球面镜片加工的数控光学加工机床———数控铣磨机(XM-50)。首先对非球面铣磨机的要求和机械结构的设计以及非球面铣磨机的数控系统的主要特点进行了介绍。然后重点阐述了非球面铣磨机的数控加工算法模块的研制与开发。该数控加工算法模块运用了双圆弧拟合算法,在求解时则采用了结合下降算法(一维直线搜索法)的、具有全局收敛性的牛顿法来求解非线性方程组,该方法为等误差的局部坐标法离散曲线提供了数学保证。最后介绍了用此算法模块软件输出的数控加工程序在铣磨机上对镜片进行的实际切削加工试验。

一种高速加工专用的开放式高档数控系统

介绍了一种新型的开放式高档数控系统,该系统采用双核心结构,控制核心采用DSP高速数字信号处理器,管理核心采用奔腾Ⅲ处理器(或ESP8000),操作平台采用WindowsXP或2000系统,除了具有一般高档数控系统所具有的功能以外,还采用了一系列新的设计和算法,使数控系统的性能达到了一个新高度。

一种开放式高档数控系统

日本FANUC在2004年12月东京国际机床展和2006年2月上海国际机床展上展出了FANUC-30i和31i系列数控系统，其数据运算、交换及进给脉冲当量的最小单位达到一个纳米，并提出了纳米插补和纳米CNC的新概念。

基于EMD和免疫参数自适应SVM的滚动轴承故障诊断

为实现滚动轴承故障的智能诊断,提出一种基于经验模式分解和免疫参数自适应支持向量机相结合的滚动轴承故障诊断方法。使用经验模式分解将故障信号分解为若干个本征模函数之和,然后通过定义的故障特征频率筛选函数,自动地从各本征模函数的包络谱中提取出包含轴承外圈、内圈及滚动体故障的特征向量。在特征提取的基础上,将改进的免疫克隆选择算法和K折交叉验证方法相结合,实现了支持向量机参数的自适应优化选取,并进一步训练得到免疫参数自适应支持向量机分类器。通过SKF6203滚动轴承数据实验表明,该方法能获得较高的故障诊断识别率。

基于NURBS曲线拟合的刀具路径优化方法

为解决复杂曲面高速、高精度加工中由于微小直线段链逼近自由曲线产生的刀具路径不连续问题,提出一种基于非均匀有理B样条曲线拟合的刀具路径优化方法。在该方法中,通过分析刀具路径的几何特征鉴别需要平滑的连续直线段链,对其分段进行基于最小二乘法的非均匀有理B样条曲线拟合优化,并设置相邻段连接点处的边界平滑条件,还原刀具路径应有的连续性。拟合算法采用特征点搜索法设定曲线参数,通过误差控制的曲线节点向量和控制顶点调整保证拟合曲线精度。实验表明,经过该算法拟合优化后的刀具路径具有良好的平滑性,显著提高了曲面加工的精度和效率。

数控渐进成形中的鼓包问题分析

针对渐进成形过程中的鼓包问题,分析了该现象的形成原因,利用简单试验法分析了零件成形角度、成形深度、成形零件直径、零件形状对鼓包问题的影响规律;并采用三因素两水平的正交试验方法分析了工具头直径、板料厚度、每层进给量及其交互作用对成形结果的影响。结果表明:板料成形角度越小鼓包高度越大,通过优化成形工艺参数可以减小鼓包高度,采用渐进成形正成形方法可以从根本上解决鼓包问题。

复杂钣金零件渐进成形方法

以复杂钣金零件-人面部模型零件为例,论述基于UG软件的建模及建模过程中应注意的问题、支撑模型的制作及其加工代码的生成、适用于渐进成形正成形过程的加工代码生成处理过程,给出加工代码的详细信息,成功加工出质量较高的人面部模型。人面部模型渐进成形试验结果表明,利用渐进成形正成形方法可以成形出形状复杂的钣金零件,生产小批量复杂零件可以节省时间与费用;UG生成的三轴数控加工代码需要通过处理才能应用于渐进成形正成形过程;复杂钣金件渐进成形过程中定位精度非常重要,定位精度高的零件厚度分布符合δ=δ0cosθ的规律,并可以成功成形出设计的零件,定位精度误差较大时零件厚度分布不均匀,成形工具头与板料的过度挤压侧板料厚度变薄急剧从而引起零件的过早破裂。

基于CANopen协议的伺服控制模式的实现

针对伺服电机远程控制接线复杂、控制单一、可靠性不高等问题,提出利用CANopen通信协议DS301、驱动子协议DSP402实现伺服电机控制的新方法。分析CANopen协议的对象字典和报文格式,详细介绍了CANopen伺服控制状态机各步骤的转换以及实现CANopen协议下PP、PV、HM3种伺服控制模式的报文设置。利用ZLGCANTest、ESTUN伺服驱动设备以及PC机构建了实验平台,在上位机界面中通过报文设置成功实现了基于CANopen协议的伺服电机的PP、PV、HM三种模式的控制。实验结果表明,利用CANopen协议的报文设置控制电机简单易操作,通信数据快速、可靠,用户通过上位机界面可以很好的实现对伺服电机的监控。

五轴联动数控加工的刀具路径优化方法研究

为解决五轴联动加工复杂曲面过程中的刀具路径不连续问题,提出了五轴数控的刀具路径优化方法。通过五轴NC代码的坐标变换还原有效切削路径,对切削路径进行误差约束下的非均匀有理B样条(NURBS)曲线拟合。对旋转轴路径采用五次样条曲线进行插值,建立切削路径和旋转轴路径的参数映射关系,通过机床逆运动变换求解C2连续的平动轴路径。实验表明,经过该方法优化后,切削路径和各驱动轴运动路径具有良好的平滑性,显著提高了五轴加工曲面精度和表面质量。

五轴联动刀具空间半径补偿研究

五轴联动数控机床主要应用于自由曲面的加工 ,得到广泛的应用。但五轴联动所涉及的刀具补偿就目前所见资料而言 ,未能得到很好解决。本文重点分析了刀轴有两个旋转自由度 (如B、C)的五轴联动的刀具补偿问题。结果表明经研制的刀具补偿模块在南京四开电子企业的五轴联动数控机床上得到较好应用。

数控机床三维空间误差建模及补偿技术研究

为了提高数控机床的加工精度,解决由机床三维空间误差引起的工件加工质量降低的问题,在研究多体系统理论误差建模技术的基础上,提出离线补偿和嵌入式补偿两种补偿策略。离线补偿是基于数控加工程序的修正补偿,将机床三维空间误差映射到数控加工程序,通过修改加工程序实现对机床的三维空间误差补偿;嵌入式补偿是基于数控系统的在线补偿,将机床三维空间误差融合到数控系统中,通过修正数控系统中的数据流实现对机床的三维空间误差补偿。实验表明,在不影响机床可靠性的前提下,两种补偿策略均显著提高了数控机床的加工精度。

基于以太网的嵌入式交流伺服驱动系统实现

针对传统CAN总线、RS232、RS485的传输速度与信号易受干扰等问题,提出用现场可编程门阵列实现永磁同步电机(PMSM)磁场定向控制方法,完成伺服驱动器和PC机之间的以太网通信。利用可编程片上系统技术搭建系统的硬件模型,在Nios II IDE软件开发环境中,实现以太网的驱动程序、电机的控制程序以及开发上位机监控界面。在高精度场合用FPGA控制PMSM,克服DSP受串行指令流限制等不足。实验结果表明,交流伺服驱动器采用以太网和PC机通信,数据传输速度更快,用户通过网络可方便地实现对电机的监控。

滚珠丝杠安装方式的研究

结合生产实践,采用一种预拉伸结构,使丝杠在温度升高的情况下满足了工作要求。经多年来在数控机床上的实际应用,效果良好。

基于数控单点渐进成形技术的钣金浮雕字成形

基于数控单点渐进成形技术对钣金浮雕字进行了成形研究,针对成形过程中出现的零件质量问题,分析了材料因素(材料屈强比、板料厚度)、成形参数因素(每层进给量、贴模间隙)、零件特征因素(成形字体特征的宽度、零件圆角半径)和成形方法的影响,在此基础上提出了改进措施,实现了高质量钣金浮雕字的成形。

滚珠丝杆安装方式的研究

随着数控机床向高速高精度发展的趋势,滚珠丝杆作为数控机床关键功能部件之一,其安装要求也相应提高,以确保其传动精度。本文结合生产实践,采用一种预拉伸结构,使丝杆在温度升高的情况下满足了工作要求。经多年来数控机床的实际应用,结构合理,性能良好。

数控渐进成型技术在圆孔翻边中的应用

将数控渐进成型技术应用在圆孔翻边中,研究了翻边过程中成型力与零件壁厚的变化,分析了成型工艺参数(成型工具头直径、每层进给量和零件的最终孔径)对板料翻边成型过程的影响规律。结果表明:传统翻边工艺中用来衡量板料最大翻边变形程度的极限翻边系数不能应用在渐进成型翻边中;翻边过程中成型力在成型的最后阶段明显减小;翻边成功与破裂的零件相比较壁厚均匀;成型工具头与每层进给量越大可以成功翻边的板料预制孔越小;当零件最终孔径与成型工具头直径之比≤2.5时零件破裂形式为孔口边缘伸长率达到极限值而破裂;其他加工参数一定时,随着成型零件最终孔径的增加,板料初始有效变形长度在达到一定值后不再增加。

实轴空间综合约束下的数控加工速度前瞻策略

为了避免数控高速加工中由高曲率区域引起的机床驱动轴的运动突变、机床振动和工件过切,提出了基于实轴空间综合约束的数控加工速度前瞻控制策略.该方法应用切削运动的S形曲线速度规划方案,对机床实轴运动数据进行速度、加速度、冲击约束检测,整体提前寻优确定S形速度前瞻的过程参数,并提出了速度规划节点分离法对切削路径进行分段独立S形曲线速度的规划.仿真和试验表明,采用该方法进行速度前瞻处理时,可使加工速度平滑连续,不仅消除了各驱动轴运动突变引起的冲击振动,而且有效地解决了五轴数控加工中的速度控制问题,因此降低了曲面轮廓误差,满足了高速高精度的加工要求.

数控机床的监测与效率统计

在数控系统上增加发送机床工作状态数据的功能,并在网络数控集成系统中使用监测统计软件得出机床的相关负荷和利用率,可以给管理者提供实时准确的数据,从而改变现有的数控机床生产管理模式,达到有效地提高数控机床利用率的目的。