基于开放式结构的并联机床数控系统建造

摘要：结合并联机床数控采用以“PC+适配器“为硬件平台，以Windows操作系统为软件平台建造样机的开放式数控系统。着重研究数控系统的总体方案、硬件平台建造技术、多任务实时调度策略、用户界面设计技术及并联机床仿真技术，并按照软件工程思想编制了数控系统软件关键词：并联机床；开放式结构；CNC系统；CAD/CAMr 为了提高对生产环境的适应性，满足快速多变的市场需求，近年来全球机床制造业都在积极探索和研制新型多功能的制造装备与系统，其中在结构技术上的突破性进展当属20世纪90年代问世的并联机床（parallelmachinetool），它是将并联机构作为进给传动机构的数控机床，在功能上是加工、测量、装配与物料搬运等多种工艺过程的集成，性能上是高剐度、高精度、高速度、高柔性、轻重量、低成本的集成，是机电一体化产品。因此，1994年美国Giddings＆.Lewis和Ingersoll公司首次研制成功了称为“变异型”（VARIAX和“六足虫”（Hexapods）的并联数控机床后，国内外学术界推出多种结构的产品化样机，我国也将并联机床的研究开发列入国家“九五”攻关、“863”高技术发展计划，抢在国外产品占领我国市场之前，开发我国自己的并联机床产品。天津大学在天津市重点基金、教育部“211”工程重点建设项目资助下，开展新型多功能并联机床设计理论、关键技术研究及样机建造工作。[b]1 机床控制原理1．1 机床传动原理[/b] 图1为机床等效机构示意图，3HSS并联机床（在此，H为螺旋副，s为球面副）的主进给机构采用三自由度并联机构，由动平台和3对立柱滑鞍一支链组成；每条支链中含3根平行定长杆件，各杆件一端与滑鞍，另一端与动平台用球铰（或虎克铰）连接，滑鞍由伺服电机和滚珠丝杠螺母副驱动，沿安装在立柱上的滚动导轨作上下移动，进而使动平台仅提供沿笛卡儿系3个方向的平动，可以看出并联机床与传统机床的本质区别在于，刀具在操作空间的运动是关节空间线性伺服运动的非线性映射，由于目前数控系统轨迹控制算法是针对笛卡儿坐标系开发的，不能直接用于并联机床伺服驱动的运动控制。并联机床常用且易行的轨迹控制算法是，首先根据精度要求在操作空间中离散刀具轨迹，并根据硬件所提供的插补采样频率，按时间轴对离散点作粗插补，然后通过虚实变换将数据转化到关节空间，再送人控制器进行精插补。因此并联机床数控系统的硬件平台建造必须依赖于开放式数控系统结构，而软件设计主要解决控制器的虚、实映射插补算法效率及速度过渡问题。[b][align=center]详细内容请点击：基于开放式结构的并联机床数控系统建造[/align][/b]