基于UMAC的镗铣加工中心的数控系统的研究与开发之结 论
结 论加工中心的发展是衡量一个国家先进制造业发展的重要标志。本文在深入研 宄国内外精工系统的基础上，根据TX1600G镗铣加工中心的机械结构特点，采用 了 “NC+PC”型开放式精工系统，设计了一套多轴多通道的基于UMAC运动控制 器的开放式精工系统。该精工系统具备机床基本功能，并添加了补偿功能，进行 了 PID调节，对提高加工中心的精度和效率具有重要的意义。其论文主要完成了 如下内容：1.根据加工中心的特点，选用多通道控制的UMAC运动控制器为下位机， 进行逻辑控制和执行运动程序。以工控机为上位机开发系统人机界面，对系统进 行非实时管理，如程序的编辑、参数设置、对刀等。以Wmdows系统为开发平台， 采用模块化方法开发人机界面，并通过试验台对该人机界面调试运行，验证了人 机界面有效可行。2.根据镗铣加工中心的功能需求，设计并配置了系统硬件结构，如根据需求 选择了 UMAC的轴卡，I/O卡及其他附件卡，经计算选择了伺服电机。根据手轮 的控制原理，设计了基于UMAC的手轮功能，编写了手轮控制程序，并在试验台 上进行调试运行。根据机床需要编写了 PLC控制程序和机床代码子程序，实现了 机床的逻辑控制和运动控制。3.针对TX1600G镗铣加工中心滑枕的挠度变形的问题，进行了有限元分析， 根据得到的变形量，利用UMAC提供的一维位置补偿功能，建立了适合加工中心 的挠度补偿，并设计了修改挠度补偿量的界面，通过修改补偿量界面，可修改挠 度补偿量，提高了精工系统的开放性。最后经试验台运行调试后证明，该方法可 行，且操作简单、响应速度快。4.针对镗铣加工中心高精度，稳定性好的要求，控制系统采用了全闭环控制。 分析UMAC提供的“PID反馈+前馈+陷波滤波器”控制算法，根据控制原理调整 了 PID参数，减小了系统的跟随误差和滞后性，使得系统响应比较接近理想状态， 从而提高了系统的响应速度与控制精度。从当前的研宄成果来看，镗铣加工中心精工系统还需要进一步的完善，需要做以下几项: 1.镗铣加工中心采用了 “UMAC+IPC”模式的精工系统，由于时间有限， 课题中应用和开发了 UMAC的部分功能，通过编写人机界面，实现了精工系统的 基本功能。为了满足用户更高的需求，需要深入研宄UMAC的功能和精工系统的 控制功能，在精工系统中添加更多的功能模块。2.精工系统能够实现操作者检验程序并实时观察零件加工的进度，在系统中 添加三维实体动态刀具轨迹显示功能。用户利用刀具轨迹显示功能观察机床加工 进度，并可以校验程序，实现加工过程可视化。