论文部分内容阅读
在“中国制造2025”国家战略背景下,五轴激光切割机床的发展也是顺应了制造业发展的潮流。它通过五轴联动的方式实现对复杂型面薄板类大型零件的三维切割,这样能够满足汽车覆盖件等复杂型面的全自动切割要求。要完成五轴机床复杂的控制指令,配套的数控系统就显得尤为重要。本文设计了一款新型的五轴激光切割机床摆头;基于EtherCAT总线和TwinCAT平台搭建了五轴激光切割机床数控系统;通过和毕孚公司的专门伺服系统、EtherCAT输入输出模块、调高器模块等几个部分的连接与调试,实现了五轴空间直线和曲线插补、比例阀的控制以及机床基本的切割功能等;同时基于毕孚的HMI设计了人机交互界面,用于显示和设定各项机床参数,配合实现机床基本功能。具体研究成果如下:1.通过运动学模型的分析,并结合现有的五轴激光切割机床,进行五轴机床结构设计的方案拟定,设计了适应实验环境的机床床身和机床摆头,为后期机床系统的设计和研发提供有力的机械基础。2.根据机床结构的设计确定A,C轴的参数要求,并通过分析进行A,C两个旋转轴的力矩马达的选型,基于EtherCAT总线实现五轴激光切割系统硬件平台搭建与设计。3.分析并研究五轴空间直线和曲线插补算法,基于毕孚RTCP功能对参数进行设置,进行了相关的仿真实验。4.基于TwinCAT平台,分析了TwinCAT3系统的结构体系,了解各模块的功能及通讯方式,研究了软件PLC中M代码的定义与实现方式以及回参等基本机床操作的设定方法。在TwinCAT3系统中使用PID功能块测试并完成调高器的参数设置,实现五轴激光切割系统软件平台搭建与设计。5.基于毕孚HMI开发设计了一款人机交互界面,能够实现对五个轴实时位置的反馈功能,同时可以对轴转速等基本信息与系统的报警信息的反馈,并且通过对人机交互界面设置等操作设置实现了调高器模块中包含了上抬高度、切割高度、开光延时切割等功能,激光器的电源开关,指示灯开关和点射开关等功能以及比例阀显示气体压力的功能。