基于Parker6K的三维微切削机床数控系统开发

摘要

微切削加工技术是先进制造技术领域的前沿课题，它对国民经济各高新技术领域的精密零件的研制具有重要作用。采用微细切削技术可以实现多种材料任意形状微型三维零件的加工，弥补了MEMS技术的不足，有着日益广阔的应用前景。
　　 由于微切削加工具有很强的针对性，微切削机床通常并不采用标准数控系统，而是选用开放式数控系统。开放性是当今数控系统发展的主流，开放式数控系统研究的目的是开发一种模块化的、可重构的、可扩充的控制系统的结构，以增强数控系统的柔性，在体系结构上给用户二次开发留有更多的余地，从而可以快速的响应新的加工需求。
　　 本课题开发了一种基于美国Parker Hannifin公司生产的6K系列4轴运动控制器的三维微切削机床数控系统，主要包括以下几个方面的内容：
　　 (1)基于6K运动控制器及直线电机驱动的三维微动平台，结合开放式数控系统结构，针对微切削加工的技术要求设计出PC+运动控制器的硬件系统。控制对象主要分为：主轴运动控制，三维微进给运动控制。
　　 (2)硬件系统中，除了实现主轴运动控制和三维微进给运动控制外，还需要实现机床的一些辅助功能及微切削环境的控制要求，如：空气压缩机的控制，冷却水泵的控制，空调的控制，空气净化器的控制及整套控制系统的启停等。
　　 (3)根据开放式数控系统的要求，开发出三维微切削机床数控系统软件，主要包括：人机操作界面，相应数控功能的实现。人机界面采用模块化设计思想，设计出：通讯设置，参数设置，状态显示，手动加工，自动加工模块等。在手动加工及自动加工模块中分别实现相应的数控加工功能。
　　 (4)在数控系统软件的自动加工模块中，实现G代码与6K控制器语言的转换，解决指令方面的开放性。
　　 (5)结合具体的加工实验，验证数控功能各模块的实现情况。
　　 本课题开发的三维微切削机床数控系统，经过实验验证，基本达到了设计时的要求，为微切削加工机理的研究奠定了一定的基础。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 微切削加工概况

1.1.1 课题背景

1.1.2 微切削的发展

1.1.3 微进给平台的驱动技术

1.2 开放式数控系统结构及其发展趋势

1.2.1 开放式数控系统体系结构

1.2.2 开放式数控系统结构发展趋势

1.2.3 运动控制器及其软件介绍

1.3 本文的主要研究内容及意义

第2章 基于PC+6K运动控制器的开放式数控系统构建

2.1 开放式数控系统概念设计

2.2 基于PC+运动控制器的开放式体系结构

2.2.1 基于PC+运动控制器的开放式体系结构模型

2.2.2 运动控制系统的硬件结构设计

2.2.3 软件系统结构设计及特点

2.3 PC+6K开放式数控系统构建

2.3.1 PC机．

2.3.2 运动控制器的选择及其功能

2.3.3 应用软件

第3章 微切削机床数控系统硬件设计

3.1 三维微切削机床及其控制要求

3.2 控制系统各部分功能的实现

3.2.1 主轴运动控制

3.2.2 三轴微进给驱动系统选择与控制

3.2.3 机床辅助功能和其它功能

3.2.4 操作面板设计

第4章 微切削机床数控系统软件设计

4.1 软件任务分析与总体方案确定

4.1.1 软件任务

4.1.2 软件结构

4.1.3 系统工作流程

4.2 人机界面设计

4.2.1 人机界面设计要求

4.2.2 人机界面显示方案选择

4.2.3 采用Visual Basic6.0人机界面设计开发

第5章 微切削机床数控系统数控功能的实现

5.1 主要数控加工功能的实现

5.1.1 手动加工模块开发

5.1.2 自动加工模块开发

5.2 机床辅助功能开发

5.3 数控加工模块功能的实验验证

5.3.1 软件系统操作步骤简述

5.3.2 数控加工模块在血管支架实验中的应用

第6章 结论与展望

参考文献

致谢