并联机床数控系统及路径规划的研究

摘要

随着并联机床的逐步发展，对机床数控系统的要求也越来越高，传统的数控系统已经不能满足，开放式数控系统开始出现在人们的视线，以其特有的优势被广泛的应用，同时也加速了并联机床的发展。本文结合含冗余滑块的并联机床，对其所使用的开放式数控系统以及路径规划进行了研究，主要内容有: 首先给出了机床的结构和主要参数，对机床的运动学进行分析，解决了运动学中的正解和逆解问题，推导出了机床的速度和加速度方程，并分析了冗余滑块位于不同位置时机床各个支链的受力情况。 其次介绍了机床数控系统的硬件和软件结构，并对数控系统中的CNC模块以及HMI模块进行了开发，在人机界面上实现了实轴的实时显示;并对数控系统的插补方法进行了研究，提出了二次插补的插补方法。 然后考虑到本机床的特点，对机床的路径规划进行了研究，总结了常用加减速控制方法的不足，提出了一种五段多项式加减速控制方法;结合加减速控制方法对机床进行路径规划，保证机床平稳、快速和精确的运动。 最后对机床的电气系统进行了设计，深入研究了主轴模块中的主轴控制方法以及接口模块中的电子手轮模块，最后完成了对机床整机电气系统的调试。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1概述

1．2并联机床的国内外研究现状

1．2．1并联机床国外研究现状

1．2．2国内并联机床研究现状

1．3开放式数控系统

1．3．1开放式数控系统概述

1．3．2国内外研究现状

1．4数控系统的关键问题

1．5课题研究的意义

1．6主要研究内容

2机床结构及其支链受力分析

2．1引言

2．2并联机床的结构

2．3并联机床运动学分析

2．3．1位置分析

2．3．2速度分析

2．3．3加速度分析

2．4并联机床支链受力分析

2．4．1力雅可比矩阵

2．4．2刀具铣削力计算

2．4．3并联机床受力分析仿真

2．5本章小结

3开放式数控系统与插补技术

3．1引言

3．2 PA开放式数控系统构成

3．3 PA数控系统中CNC模块的开发

3．3．1并联机床数控系统的特点

3．3．2 Compile Cycles开放接口

3．3．3并联机床虚实轴转换功能实现

3．4 PA数控系统中HMI模块的开发

3．4．1 HMI模块的结构

3．4．2 HMI模块实轴显示界面的开发

3．5插补算法

3．5．1 NURBS插补算法

3．5．2恒定除去率的NURBS插补算法

3．5．3关节空间插补

3．6本章小结

4．并联机床路径规划

4．1引言

4．2加减速控制方法

4．2．1正弦加减速控制

4．2．2 S型加减速控制方法

4．2．3五段多项式加减速控制方法

4．3并联机床路径规划

4．4本章小结

5机床电气系统设计

5．1引言

5．2机床电气系统的基本要求

5．3机床电气系统的设计

5．3．1主轴模块

5．3．2接口模块

5．3．3伺服模块

5．3．4辅助模块

5．4机床电气系统的安装

5．5本章小结

6总结与展望

6．1全文总结

6．2研究展望

致谢

参考文献

附录