【摘 要】
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开放式数控系统不仅能够加工零件,还能够为用户提供进行二次开发的接口,例如可以增添故障诊断、图像处理等功能,解决了传统的数控系统结构封闭的问题,极大增强了数控系统的功
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开放式数控系统不仅能够加工零件,还能够为用户提供进行二次开发的接口,例如可以增添故障诊断、图像处理等功能,解决了传统的数控系统结构封闭的问题,极大增强了数控系统的功能,所以开放式数控技术运用越来越广泛。本文分析了传统的"PC嵌NC"以及"NC嵌PC"形式的数控系统,确定了"纯PC"形式的数控系统控制策略。基于"PC+EtherCAT"的结构开发了一套开放式数控系统,硬件上采用德国BECKHOFF公司的工控机及其组件,软件采用TwinCAT和C#。根据数控系统工作的实时性要求,针对实时性功能和非实时性功能两部分进行了开发。实时性功能主要是运动控制功能,这部分功能对系统响应特性要求高,在TwinCAT软件中实现。设计了三种操作模式:自动模式、半自动模式、手动模式,此外实现了回零操作、译码、辅助控制等功能。非实时性功能对运算速度要求不高,利用C#软件开发,主要内容包括:建立刀具磨损识别模型、数据传输、控制界面开发。建立刀具磨损识别模型是系统开发的核心,在9种不同的切削条件下,使用3种不同磨损程度(初期磨损、中期磨损、后期磨损)的刀具进行实验,采集了刀具的三向振动信号以及主轴的三相电流信号。采用PCA(主成分分析)对振动信号进行降维,使用增量式SVM(支持向量机)建立了刀具磨损识别模型。研究了主轴电流和切削参数之间的相关关系,基于多元非线性回归法建立了定转速条件下背吃刀量和进给速度及主轴电流增量之间的关系表达式,实现了通过主轴转速、进给速度、主轴电流增量在线计算背吃刀量的功能。采用C#调用DLL(动态链接库)的方式完成了信号处理的工作,开发了进行数控加工和刀具状态监测的交互式数控软件系统,软件层面集成度高、运行速度快。
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