1、超精密加工技術已成為一個國家制造技術水平的重要標志之一,是先進制造技術的重要支柱和提高制造技術水平的關鍵。
而作為(wei)(wei)超精(jing)密加(jia)工(gong)技術基礎的超精(jing)密數控機(ji)床也已廣泛應用于國防(fang)工(gong)業、信息(xi)工(gong)業和民(min)用產品的加(jia)工(gong)中,成為(wei)(wei)各國優先(xian)發展的關(guan)鍵加(jia)工(gong)設備(bei),各國均對作為(wei)(wei)機(ji)床核心的數控技術進行保(bao)密,以確保(bao)其(qi)在制(zhi)造(zao)領(ling)域內(nei)的優勢地位(wei)。
美國(guo)、英國(guo)、德國(guo)和日(ri)本等(deng)發(fa)(fa)達(da)國(guo)家都把發(fa)(fa)展(zhan)超(chao)精(jing)密(mi)(mi)數(shu)控(kong)(kong)機(ji)床加工(gong)(gong)技(ji)術作為發(fa)(fa)展(zhan)國(guo)家制造(zao)技(ji)術的(de)重(zhong)要戰略,并取(qu)得(de)了(le)(le)很大(da)成就。而我國(guo)雖(sui)在超(chao)精(jing)密(mi)(mi)數(shu)控(kong)(kong)技(ji)術方(fang)面進行(xing)了(le)(le)大(da)量的(de)研(yan)究,也已有(you)數(shu)家機(ji)構(gou)研(yan)制出了(le)(le)超(chao)精(jing)密(mi)(mi)數(shu)控(kong)(kong)機(ji)床,但(dan)卻不能(neng)滿足航(hang)空航(hang)天(tian)工(gong)(gong)業、民用電子工(gong)(gong)業等(deng)對超(chao)精(jing)密(mi)(mi)加工(gong)(gong)設備的(de)需(xu)求,很多超(chao)精(jing)密(mi)(mi)數(shu)控(kong)(kong)機(ji)床仍主要依賴(lai)進口,尤其是還(huan)沒(mei)有(you)開發(fa)(fa)出能(neng)加工(gong)(gong)600mm以上尺寸零件的(de)大(da)型(xing)超(chao)精(jing)密(mi)(mi)數(shu)控(kong)(kong)加工(gong)(gong)的(de)設備。因此(ci),迫切需(xu)要研(yan)制該類超(chao)精(jing)密(mi)(mi)數(shu)控(kong)(kong)機(ji)床極其相關技(ji)術,以填補空白,提(ti)升我國(guo)在大(da)型(xing)超(chao)精(jing)密(mi)(mi)零件加工(gong)(gong)方(fang)面的(de)技(ji)術水平。
2、數控系統的硬件構成與功能bookmark1載體送來的加工信息,經計算和處理后去控制機床執行加工任務。
數控裝置選用FANUC-18I,具有響應速度快,精度高的特點,其CPU為32位計數,當以滿行程為600mm計算時,最小脈沖當量可達1nm.因此,數控系統的分辨力主要取決于檢測反饋系統,數控裝置(CNC)與伺服單元之間選用高速串行通訊接口FSSB協議,可降低外界干擾的影響,最大限度地減小連接電纜;選用了AI(人工智能)納米輪廓控制模塊,不需要使用任何特殊硬件,即可對直線和圓弧進行納米插補,另外還選用了NURBS曲線插補模塊,從而可以獲得更接近于零件設計形狀的光潔加工表面,并能提高插補精度,減小高速傳輸大容量微小程序段的壓力。
X、Z軸(zhou)的(de)伺(si)服電機和工作臺(tai)C1軸(zhou)的(de)磨擦輪驅(qu)動電機均選用ai系列電機。伺(si)服驅(qu)動器采(cai)用高(gao)速(su)(su)高(gao)精度(du)的(de)HRV(HighResponseVector)控制,并具有(you)高(gao)精度(du)的(de)電流檢出能力,可以實(shi)現高(gao)速(su)(su)、高(gao)精度(du)、穩(wen)定的(de)進給(gei)。
進給軸(zhou)X、Z采用雙(shuang)反饋的策略,速度反饋通過裝在伺服電(dian)機上的光電(dian)編碼器來實(shi)(shi)現,位(wei)置(zhi)反饋利用海德漢(han)(Heidenhain)的精密光柵尺實(shi)(shi)現,并選配倍頻轉換卡,使位(wei)置(zhi)分(fen)辨(bian)力(li)達到40nm以上,從(cong)而使得整(zheng)個(ge)數控伺服系(xi)(xi)統(tong)(tong)的分(fen)辨(bian)力(li)優于50nm.本系(xi)(xi)統(tong)(tong)旨(zhi)在為(wei)(wei)(wei)“大(da)型非球面(mian)光學零件超(chao)精密機床(chuang)‘提(ti)供滿足技術要(yao)求(qiu)的配套數控系(xi)(xi)統(tong)(tong)。所(suo)裝配的機床(chuang)布局為(wei)(wei)(wei)雙(shuang)立柱、雙(shuang)橫梁立式龍門結構(gou),為(wei)(wei)(wei)X軸(zhou)和Z軸(zhou)兩軸(zhou)聯動加(jia)工,X軸(zhou)的最大(da)行(xing)程為(wei)(wei)(wei)600mm,Z軸(zhou)的最大(da)行(xing)程為(wei)(wei)(wei)200旋轉工作臺為(wei)(wei)(wei)摩(mo)擦輪驅動。機床(chuang)加(jia)工工件最大(da)直徑為(wei)(wei)(wei)01000mm,加(jia)工精度優于2Um,要(yao)求(qiu)數控系(xi)(xi)統(tong)(tong)的分(fen)辨(bian)率為(wei)(wei)(wei)50nm.為(wei)(wei)(wei)滿足超(chao)精密數控機床(chuang)的工業化和實(shi)(shi)用化的要(yao)求(qiu),數控系(xi)(xi)統(tong)(tong)的數控裝置(zhi)選用FANUC- 18I作為(wei)(wei)(wei)本系(xi)(xi)統(tong)(tong)的CNC裝置(zhi)。控制(zhi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)的硬件結構(gou)如所(suo)示。
本超精密機(ji)床的(de)數(shu)(shu)控(kong)系(xi)統(tong)主(zhu)要由工業PC機(ji),數(shu)(shu)控(kong)裝置(zhi)(CNC),X、Z軸伺服進給(gei)系(xi)統(tong),位置(zhi)'反饋系(xi)統(tong),工作臺進給(gei)系(xi)統(tong)和主(zhu)軸進給(gei)系(xi)統(tong)6大部(bu)分組成。
數控裝(zhuang)置是(shi)數控系統的(de)核心,其功能(neng)是(shi)接受reserved.組合機:床與自動化加工技術(600mm)、高分辨力(li)(50mi)的(de)指標要(yao)求,而且(qie)能(neng)頭(tou)現(xian)人(ren)工智能(neng)納米輪廓控制和高精度的(de)NURBS插補。
3、數控系統的軟件結構與功能bookmark4超精密機床數控系統的軟件控制管理技術是其關鍵技術。
為實現系(xi)統的開放性(xing)和實時性(xing),特研制一套(tao)較(jiao)為完善的數(shu)控機床的控制管理軟件(jian),其(qi)具(ju)有文檔(dang)管理、數(shu)控編(bian)程、參數(shu)設(she)置、數(shu)控加(jia)工(gong)、加(jia)工(gong)仿真、故障診斷等(deng)功(gong)能。
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