高速凸輪軸磨床數(shù)控系統(tǒng)研究與開發(fā).pdf

1、凸輪軸是汽車發(fā)動機的關(guān)鍵零部件之一，其加工質(zhì)量是發(fā)動機工作性能的重要決定因素。凸輪軸生產(chǎn)對加工效率和加工精度要求都很高，傳統(tǒng)的仿形磨削方式由于準備周期長、凸輪輪廓加工精度和表面質(zhì)量難以保證等諸多不足無法適應(yīng)生產(chǎn)需要。本文以高速、高精CBN砂輪磨削為研究目標，系統(tǒng)深入地研究了凸輪軸恒線速磨削的關(guān)鍵理論與技術(shù)，主要工作內(nèi)容如下：
　　 根據(jù)凸輪磨削工藝特點，建立了兩軸聯(lián)動磨削數(shù)學(xué)模型，并推導(dǎo)了C軸工件變速旋轉(zhuǎn)與X軸直線電機跟隨移動的

2、運動方程，為凸輪磨削的兩軸聯(lián)動控制提供了理論依據(jù)。
　　 針對凸輪輪廓形狀復(fù)雜的特點，本文對磨削過程中所有的數(shù)據(jù)處理均采用三次B樣條算法，完成凸輪輪廓曲線的擬合計算，并得到C軸和X軸在每個CNC插補周期內(nèi)的角度和位移增量數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上進一步分析兩軸的速度和加速度特性，并結(jié)合機床動力學(xué)要求，對兩軸的運動進行優(yōu)化處理，提高了伺服動態(tài)響應(yīng)性能和運動控制精度。
　　 直線伺服卡是X軸直線運動的關(guān)鍵控制設(shè)備，本文研究了Linux

3、驅(qū)動程序開發(fā)技術(shù)，并給出了相應(yīng)的直線伺服卡驅(qū)動模塊，完成CNC對直線伺服卡內(nèi)部DSP存儲空間的讀寫操作，從而實現(xiàn)了X軸直線運動的CNC控制。
　　 對于C軸的變速旋轉(zhuǎn)運動，本文在數(shù)控系統(tǒng)中開發(fā)專用的FIPO（Feed Interpolation）速度曲線插補模塊進行控制。FIPO模塊通過M代碼激活，并自動處理預(yù)先規(guī)劃的C軸自定義速度曲線表，完成加速、減速以及循環(huán)運動過程，使得C軸運動控制更為靈活。
　　 根據(jù)以上研究理論

4、，以工控機為硬件平臺，在HNC-32數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)了凸輪軸磨削應(yīng)用軟件。數(shù)控系統(tǒng)軟件自動生成G代碼程序，完成凸輪軸循環(huán)磨削加工，自動進行砂輪修整，并在磨削過程中對砂輪磨損實施動態(tài)誤差補償。此外，本文還研究了數(shù)控系統(tǒng)的人機交互技術(shù)，并開發(fā)出了友好的用戶界面。
　　 最后，本文分析了HNC-32數(shù)控系統(tǒng)中內(nèi)置的PLC模塊工作原理，并編寫凸輪軸磨削控制梯形圖，實現(xiàn)對CNC和機床全部I/O信號的順序控制，另外開發(fā)新的自定義M代碼，