數控專業本科論文結論範文

1. 教教我關於數控車床智能化的畢業論文怎麼寫急

數控車床智能控制系統的研究 摘要:針對目前現有數控車削加工過程中加工、測量、編程相互分離,導致生產效率低,智能化和自動化程度不高以 及對機床操作人員要求較高的現狀和不足,對數控車床智能控制系統的研究進行了綜述。 關鍵詞:車床數控系統;在線測量; DSP;自動編程 0 引言 從20世紀80年代末以來,國內開始充分利用計 算機的軟體資源來提高數控系統的性能。先後藉助於 MS-DOS和W indows操作系統平台來開發基於個人計 算機(PC)的新一代數控系統[1]。 一般系統採用當前先進的PC+NC開放式體系結 構,選用高速DSP作為CPU來完成實時性的NC內 核任務,實現電機實時控制以及在線檢測,而由PC 機來完成非實時性的任務,諸如編程模塊中的圖形信 息提取,通過USB串列通信實現上、下位機信息的 交互[2]。 1 數控車床智能控制系統結構 1·1 數控車床智能控制系統總體體系結構 富的資源和強大的運算能力和下位機DSP實時性強 的特點[3],整套系統功能配置合理,性價比高。系統 功能結構如圖1所示。 1·2 系統工作流程 詳細的系統工作流程如圖2所示。 2 測量系統 通過引入測量系統,提高了數控車床的精度、生 產效率和自動化程度,同時基於測量的加工路徑規劃 功能使得數控車床的加工操作更加簡便,使數控車床 具有了智能性。 2·1 測量的實現 測量實現的物理基礎:工件為不透明物體,當有 光發射、接收元件組成的測量裝置掃過其輪廓時,顯 然在工件輪廓外光不被遮擋,接收元件可收到光;在 工件輪廓內光將被擋住,接收元件接收不到光,因 此,工件的輪廓位置可以由光的有無變化,進而由傳 感器轉化為電壓的高低變化,來探測確定。如圖3所 示。 2·2 測量方法 測量要完成的任務是要確定工件坐標系的原點位 置以及工件輪廓尺寸信息,並根據尺寸信息分析出刀 具參數信息,實現刀具補償值的自動修正。 測量步驟如下: (1)數控機床啟動後刀架先回機床零點,並通 過換刀命令使測量裝置處於工作位置,即測量裝置面 向待加工件。 (2)確定工件坐標系原點在機床坐標系中的位 置。 (3)工件尺寸的測定,可以確定任何位置處工 件的輪廓尺寸信息。 (4)測量結束後,刀架返回換刀點,通過換刀 命令使刀架轉位,使下一工序使用的刀具處在工作位 置處,然後進行正常切削加工即可。 3 上位機(PC)功能的設計與實現 3·1 國內外研究現狀 自動編程系統一般分為對話式數控語言編程系統 和圖形交互自動編程系統。國際上流傳最廣、影響最 深的數控編程語言是APT語言,但隨著計算機圖形 編程和CAM軟體的發展, APT語言已逐漸被淘汰。 隨著計算機技術的迅速發展,計算機圖形處理能 力有了很大增強,一種新的編程技術——— 「圖形交 互自動編程」便應運而生。圖形交互自動編程系統 以機械計算機輔助設計(CAD)軟體為基礎,利用 CAD軟體的圖形編輯功能將零件的幾何圖形繪制到 計算機上,形成零件的圖形文件,然後調用數控編程 模塊,採用人機交互的方式在計算機屏幕上指定被加 工的部位,再輸入相應的加工參數,計算機便可進行 必要的數學處理並編制數控加工程序,同時在計算機 屏幕上顯示刀具的加工軌跡。這種編程方法具有速度 快、精度高、直觀性好、使用簡便、便於檢查等優 點,現已成為目前國內外先進的CAD/CAM (計算機 輔助製造)軟體所普遍採用的數控編程方法。 國外的圖形自動編程系統起步較早,且發展迅 速,有些產品已經獲得了較廣泛的應用。如美國 AUTO-CODEMECHANICAL公司的AUTO-CODE圖形 自動編程系統,德國OPEN MIND公司的hyperMILL 數控機床(加工中心)圖形自動加工系統,英國 Pathtrce公司的EdgeCAM forMDT數控自動編程系統 和美國的MERRYMECHANICAL公司的SPM-81TM鈑 金CAD/CAPPICAM系統等。以上系統大都採用美國 Autodesk公司的AutoCAD或MDT (Mechanical Desk- top)作為開發平台和造型工具進行開發。 國內的圖形自動編程軟體的開發起步較晚,但近 幾年發展較快。通用系統有北京華正公司的CAXA制 造工程師系列軟體191,北京清華京渝天河公司的 PCAutoCAM系統等;另外大多數為專用數控編程系 統,如北京市機電研究所的VMC-750主軸箱體自動 編程系統,重慶ONLYSOFT的線切割自動編程系統 等。 圖形自動編程系統是高效的數控編程手段,是數 控系統向集成化、智能化發展的必要環節,是當今數 控編程技術發展的主要潮流之一,是CAD/CAM研究 的重要領域。國外自動編程軟體價格非常昂貴,國內 許多中小企業仍然採用繁瑣、復雜、效率低的手工編 程。為此,在PC機上研究並開發數控車床自動編程 系統,能夠實現CAD/CAM的集成。使系統具有讀取 DXF文件、自動生成NC代碼、二維模擬等功 能[4-5]。建立切削參數資料庫,使自動編程系統可以 得到合理優化的切削用量,實現了整個系統信息集 成。 3·2 系統的總體框架結構與工藝流程 系統框架結構如圖4所示,它主要包括AutoCAD 圖形生成、提取圖形數據信息、工藝干預、NC代碼 生成、動態校驗和數控加工程序輸出6個功能模塊。 機,主軸電機、刀架電機以及機床操作面板和機床 上開關I/O等。此外,還有測量介面電路。考慮到系 統可控制伺服的要求,控制介面要求有D/A輸出和 脈沖串輸出,同時有接受正交編碼器的QEPI介面。 系統通過USB介面與PC機實現通訊,通過PC的豐 富功能實現系統的自動工藝規劃、自動編程以及友好 的操作界面[6]。完成系統從CAD圖形———工藝規 劃———刀軌規劃———編程後處理———數控加工的完整 過程。 4·1 硬體結構框圖(圖5) 4·2 軟體實現 如圖6所示,系統功能模塊分為串列通訊、預處 理、加減速、軌跡插補、伺服輸出、刀具補償等分功 能模塊,並通過加工信息緩沖區、軌跡緩沖區、插補 緩沖區交換信息,順序進行最終驅動電機運行。 5 結束語 通過對數控車床智能控制系統的研究進行綜述, 得到以下結論: (1)採用PC+DSP運動控制卡開放式體系結構, 面向用戶的上位機(PC)界面友好,功能強大[7]。 用於電機控制的下位機(NC)採用DSP,實時性強。 上下位機採用USB串列通信。系統具有開放性、可 擴展性和模塊化的特點。 (2)現有的數控系統和測量系統功能是相互分 離的,而且其僅用於工件定位、尺寸測量等固定 能,沒有實現和數控系統的有機結合。本文提出一種 新型基於在線測量的數控系統,可以將測量信息直接 反饋到控制系統,由其實現刀具加工路徑的智能規 劃,減少機床操作人員對加工過程的干預。 (3)該系統的基於在線測量的車削加工路徑智能 規劃及自動編程功能,將極大簡化數控車床操作,減 輕數控車床操作工人的勞動強度,提高設備生產率。 (4)該控制系統方案既可用於改造傳統普通車 床,也可與新一代的經濟型數控車床配套使用,符合 我國當前國情,能給製造企業帶來可觀的經濟效益, 具有十分廣闊的應用前景和市場價值。 參考文獻 【1】毛軍紅,李黎川,吳序堂·機床數控軟體化結構體系 [J]·機械工程學報, 2000, 36 (7): 48-51· 【2】Tao Cheng, Jie Zhang, et al·IntelligentMachine Tools in a Distributed Network Manufacturing Mode Environment [J]·The International Technology, 2001, 17: 221-232· 【3】J·Zuo, Y·P·Chen, et al·Building Open CNC Systems with Software IC Chips Based on Software Reuse [ J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2000, 16: 643-648· 【4】Mark·T·Hoske·New CNC Controller is『Fully Open』 ControlEngineering, 1996, 43 (15): 69-70· 【5】R·E·Chalmer·Open-architecture CNC Continues Advan- cing [J]·Manufacturing Engineering, 2001, 126 (7): 48-52· 【6】王太勇,等·分布式智能協作體系結構構建集成化開 放結構數控系統的研究[J]·機械科學與技術, 2004 (12)· 【7】Y·Altintas·MolarCNC Design for IntelligentMachine Tools [J]·Annals of the CIRP, 1994, 43 (1)·