超声波分层铣削机床数控系统的开发
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摘要
工程陶瓷在电子、冶金、化工、机械、能源、航空航天等众多领域得到了广泛应用，可是它的加工却十分困难。从原理上讲，超声波加工是解决工程陶瓷加工难题最有潜力的技术之一，然而目前传统超声波成型加工处于十分落后的状态，它采用“形状拷贝原理”，仅靠配重来调节加工压力和进给量等重要工艺参数，加工精度和加工效率都很低，而且只能用于一维加工中。
为了改变这一现状，本文在普通超声波旋转加工中引入分层制造的思想，提出了“超声波分层铣削加工”的技术路线。在此基础上，以DOS为平台开发了一个基于PC机的2.5轴开放式数控系统。
论文首先介绍了数控三维超声波旋转分层铣削加工的原理，之后采用开放式、模块化结构设计了基于PC机的数控系统的硬件部分。在完成2.5维数控功能的基础上，该系统使用压力传感器实时检测工具和工件之间的加工压力，并以此压力信号对Z轴实施反馈控制，以保持加工中的压力恒定。最后本文采用前后台控制模式和模块化结构，用C语言开发了完成数控系统功能的软件，并通过了调试。
该数控系统的研制完成使加工三维复杂型面的工程陶瓷零件成为可能，为进一步研究超声波分层铣削加工的工艺规律提供基础实验条件。
Engineering ceramic is used widely in many fields such as electronics、metallurgy 、chemistry industry 、machine、energy power、aviation and space-flight, but it is very difficult to machine, for principle, ultrasonic machining is one of the most potential technologies resolving difficult problem of engineering ceramic. However, traditional ultrasonic molding machining is in very low level at present. It adopts "principle of shape copy", only be used in one dimension machining, and adjusts important machining pressure and feed technics parameters only by equipped weight, so the machining precision and machining efficiency are both very poor.
In order to change existing state, the paper introduces the idea of layered manufacturing into common ultrasonic rotary machining, puts forward technology way of "ultrasonic layered milling machining", and develops one 2.5 axes open CNC system using DOS as platform.
At first, the paper introduces principle of three dimension ultrasonic rotary layered milling NC machining, and then designs hardware part of open CNC system. On the basis of accomplishing 2.5 dimension NC function, the system realizes pressure feedback control in Z-axial by detecting machining pressure between the tool and the workpiece in real time with a sensor in order to keep machining pressure invariable. Finally the paper develops program with C language which adopts proscenium-background control mode and modularized architecture, and it passes the debugging.
The CNC system has been developed", which makes the manufacturing of the engineering ceramics parts with three dimension complex shape possible, and can supply further research of technics law of ultrasonic machining with basic experiment condition.
为了改变这一现状，本文在普通超声波旋转加工中引入分层制造的思想，提出了“超声波分层铣削加工”的技术路线。在此基础上，以DOS为平台开发了一个基于PC机的2.5轴开放式数控系统。
论文首先介绍了数控三维超声波旋转分层铣削加工的原理，之后采用开放式、模块化结构设计了基于PC机的数控系统的硬件部分。在完成2.5维数控功能的基础上，该系统使用压力传感器实时检测工具和工件之间的加工压力，并以此压力信号对Z轴实施反馈控制，以保持加工中的压力恒定。最后本文采用前后台控制模式和模块化结构，用C语言开发了完成数控系统功能的软件，并通过了调试。
该数控系统的研制完成使加工三维复杂型面的工程陶瓷零件成为可能，为进一步研究超声波分层铣削加工的工艺规律提供基础实验条件。
Engineering ceramic is used widely in many fields such as electronics、metallurgy 、chemistry industry 、machine、energy power、aviation and space-flight, but it is very difficult to machine, for principle, ultrasonic machining is one of the most potential technologies resolving difficult problem of engineering ceramic. However, traditional ultrasonic molding machining is in very low level at present. It adopts "principle of shape copy", only be used in one dimension machining, and adjusts important machining pressure and feed technics parameters only by equipped weight, so the machining precision and machining efficiency are both very poor.
In order to change existing state, the paper introduces the idea of layered manufacturing into common ultrasonic rotary machining, puts forward technology way of "ultrasonic layered milling machining", and develops one 2.5 axes open CNC system using DOS as platform.
At first, the paper introduces principle of three dimension ultrasonic rotary layered milling NC machining, and then designs hardware part of open CNC system. On the basis of accomplishing 2.5 dimension NC function, the system realizes pressure feedback control in Z-axial by detecting machining pressure between the tool and the workpiece in real time with a sensor in order to keep machining pressure invariable. Finally the paper develops program with C language which adopts proscenium-background control mode and modularized architecture, and it passes the debugging.
The CNC system has been developed", which makes the manufacturing of the engineering ceramics parts with three dimension complex shape possible, and can supply further research of technics law of ultrasonic machining with basic experiment condition.
引文
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[10] 史俊才．基于IPC的超声波铣削机床数控系统研制．大连理工大学硕士论文，2000．3
[11] 付南红，基于IPC的凸轮轴数控磨削仿真与控制技术研究．大连理工大学硕士论文，2000．
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[22]张敏，曹秉浩，王广延，肖洪，戴容．C语言在电力系统人机界面编辑中的应用．电力自动化设备，1995．8，3(55)：35～37
[23]潘云江，常鲜戎，曾林娜，王璨．变电站微机监控系统全汉化人机界面的实现．电力情报，1994(3)：34～37
[24]熊清平，孙联胜，刘延巍，周云飞．CNC实时多任务软件系统．机械与电子，1997(3)：20～22
[25]王健强．DDA插补的高级语言实现．机电一体化，2000(3)：35～38
[26]宾鸿赞著．加工过程数控．华中理工大学出版社．1999．
[27]卓迪仕主编．数控技术及应用．国防工业出版社．1997．
[28]王永章等编著．机床的数字控制技术．哈尔滨工业大学出版社．1995．
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[30]林君等编著．微型计算机卡式仪器原理、设计与应用．国防工业出版社．1996．
[31]齐占庆主编．机床电气控制技术．北京教育出版社．1994．
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