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    大型超精密机床数控系统的研制

    1、超精密加工技术已成为一个国家制造技术水平的重要标志之一,是先进制造技术的重要支柱和提高制造技术水平的关键。

    而作为超精密加工技术基础的超精密数控机床也已广泛应用于国防工业、信息工业和民用产品的加工中,成为各国优先发展的关键加工设备,各国均对作为机床核心的数控技术进行保密,以确保其在制造领域内的优势地位。

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    美国、英国、德国和日本等发达国家都把发展超精密数控机床加工技术作为发展国家制造技术的重要战略,并取得了很大成就。而我国虽在超精密数控技术方面进行了大量的研究,也已有数家机构研制出了超精密数控机床,但却不能满足航空航天工业、民用电子工业等对超精密加工设备的需求,很多超精密数控机床仍主要依赖进口,尤其是还没有开发出能加工600mm以上尺寸零件的大型超精密数控加工的设备。因此,迫切需要研制该类超精密数控机床极其相关技术,以填补空白,提升我国在大型超精密零件加工方面的技术水平。


    2、数控系统的硬件构成与功能bookmark1载体送来的加工信息,经计算和处理后去控制机床执行加工任务。

       数控装置选用FANUC-18I,具有响应速度快,精度高的特点,其CPU为32位计数,当以满行程为600mm计算时,最小脉冲当量可达1nm.因此,数控系统的分辨力主要取决于检测反馈系统,数控装置(CNC)与伺服单元之间选用高速串行通讯接口FSSB协议,可降低外界干扰的影响,最大限度地减小连接电缆;选用了AI(人工智能)纳米轮廓控制???,不需要使用任何特殊硬件,即可对直线和圆弧进行纳米插补,另外还选用了NURBS曲线插补???,从而可以获得更接近于零件设计形状的光洁加工表面,并能提高插补精度,减小高速传输大容量微小程序段的压力。

    X、Z轴的伺服电机和工作台C1轴的磨擦轮驱动电机均选用ai系列电机。伺服驱动器采用高速高精度的HRV(HighResponseVector)控制,并具有高精度的电流检出能力,可以实现高速、高精度、稳定的进给。

    进给轴X、Z采用双反馈的策略,速度反馈通过装在伺服电机上的光电编码器来实现,位置反馈利用海德汉(Heidenhain)的精密光栅尺实现,并选配倍频转换卡,使位置分辨力达到40nm以上,从而使得整个数控伺服系统的分辨力优于50nm.本系统旨在为“大型非球面光学零件超精密机床‘提供满足技术要求的配套数控系统。所装配的机床布局为双立柱、双横梁立式龙门结构,为X轴和Z轴两轴联动加工,X轴的最大行程为600mm,Z轴的最大行程为200旋转工作台为摩擦轮驱动?;布庸すぜ畲笾本段?1000mm,加工精度优于2Um,要求数控系统的分辨率为50nm.为满足超精密数控机床的工业化和实用化的要求,数控系统的数控装置选用FANUC- 18I作为本系统的CNC装置??刂葡低车挠布峁谷缢?。

    本超精密机床的数控系统主要由工业PC机,数控装置(CNC),X、Z轴伺服进给系统,位置'反馈系统,工作台进给系统和主轴进给系统6大部分组成。

    数控装置是数控系统的核心,其功能是接受reserved.组合机:床与自动化加工技术(600mm)、高分辨力(50mi)的指标要求,而且能头现人工智能纳米轮廓控制和高精度的NURBS插补。


    3、数控系统的软件结构与功能bookmark4超精密机床数控系统的软件控制管理技术是其关键技术。

    为实现系统的开放性和实时性,特研制一套较为完善的数控机床的控制管理软件,其具有文档管理、数控编程、参数设置、数控加工、加工仿真、故障诊断等功能。