三轴桌面式数控铣床与采用先进控制算法的数控系统的开发VIP专享

精品文档---下载后可任意编辑Byung-Sub Kim1,#, Seung-Kook Ro1 and Jong-Kweon Park1韩国大田机械材料讨论所，纳米收敛制造系统讨论部，305-343通讯作者：E-mail: bkim@kimm.re.kr, TEL: +82-42-868-7109, FAX: +82-42-868-7180关键词：三轴铣床，数控系统，H∞控制，输入整形，交叉耦合控制。在本论文中，我们介绍了一种三轴桌面式铣床和用于操作这套铣床的数控系统。这台三轴铣床有一个尺寸为 200x300x200 mm3 的小型工作台，它的切削空间是 20x20x20 mm2。 这台铣床垂直安装的 xy 工作台是由音圈马达驱动的，而 z 轴是由一个预磁化过的空气轴承和一个直线电机驱动的。气主轴最高转速可达 16 万转/分。因重力作用在 y 方向，因此通过安装一个含空气轴承套的重量平衡块可以消除重力沿 y 方向对工作台 xy 平面的影响。针对这台三轴铣床设计的数控系统包括两部分。其一为运行于微软 windows 系统下的图形用户界面程序，另一为固化于内嵌 TI TMS320C6701 芯片的 DSP 板中的 DSP 程序。数控系统中包括一个 G 码翻译器，可以实时的翻译和添加一系列基本的 G 码和 M 码。为了增强数控系统中伺服控制回路的性能以超越传统的 PID 控制，这台三轴铣床中测试使用了一些现代控制算法如 H∞控制，输入整形控制，干扰观测和交叉耦合控制。实验结果展示了每一种控制方法在应用于三轴台式铣床时的优势和缺陷。1．简介随着如 IT（信息技术）、BT(生物技术)、NT（微纳技术）这些新领域的讨论对工业的推动，人们对微型工厂系统的兴趣也逐渐增加。微型工厂系统是一个小型的、灵活的制造系统，它与传统的制造系统相比占用更少的空间和能源，在生产应用于 IT、BT、和 NT 领域的微/中型机械零件有很好的前景。构成一套微型机械制造系统的主要组成部分包括高速主轴系统、微型高精度进给系统、用于生成合成运动的控制系统、定位与夹紧系统、结构设计与根据高刚度优化的模块分配方案。讨论人员一直在尝试将微纳技术加入到微型工厂系统中，从而满足制造工业对微/中型精密构建的质量要求。在本文中，我们展示了一台小型三轴铣床和它的专用数控系统。这台三轴铣床构成是微型工厂系统的一个模块，被设计用于生产高精度微型零件。它有一个大小为 200x300x200 mm3 的桌面，用于作为测试平台。通过有限元分析和冲击锤试验，我们验证了它有良好的结构刚度和高固有频率。沿水平方向 z 轴的高速气动涡轮主轴最高转速可达 1...