石材桥式切割机数控系统关键技术的研究与开发

【摘要】石材加工历史悠久,近些年伴随着国内建筑装修业和数控技术的飞速发展,市场对精美石制装饰品的需求不断增大,刺激了石材加工设备的数控化产品升级。石材桥式切割机作为石材加工行业中最常用的石材加工机械,其需求量也正不断地攀升。但是,目前国内生产的大多数石材桥式切割机都存在自动化程度低、功能单一、加工精度低等问题,并无法满足加工的需求。为了改善这些问题,本课题提出以“PC+运动控制卡”的方法开发功能多样、精度较高的桥式切割机数控系统。首先从石材加工来展开课题,结合当前国内外石材加工机械的发展概况,分析数控技术在石材桥式切割机数控系统中的应用,引申出发展石材桥式切割机数控系统的重要性及发展趋势。接着简单介绍了石材桥式切割机的机械结构与功能,提出以“PC+运动控制卡”的方法来设计石材桥式切割机开放式数控系统的总体结构,并概要介绍了硬件与软件结构的组成与功能。然后,论文简要描述了石材桥式切割机数控系统中对图形的研究,主要分析了系统对椭圆弧和样条曲线的DXF文件读取,系统对图形文件的显示、删除、回存等。接着论文研究了系统的运动控制部分,结合固高GTS系列运动控制器,侧重分析了运动控制器的插补运动模式。针对石材桥式切割机的加工特点和加工刀具等方面,本文采用C机能刀补,设计了锯、铣、磨刀具半径补偿算法和刀补算法的总体流程。最后实现了锯、铣、磨加工,锯铣混合加工,点选加工以及网格加工等自动化加工功能,设计了锯刀加工时锯刀的定位和刀向跟随角度算法,并详细阐述了数控桥式切割机自动化加工的一些关键技术,如锯刀加工时的分段加工问题、铣、磨加工时的速度前瞻处理、加工过程刀具升降处理等。通过以上研究,开发了功能较为完善的石材桥式切割机数控系统。论文最后采用图文并茂的方式给出了系统的加工仿真和现场测试,结果表明,石材桥式切割机数控系统基本实现了自动化加工,达到了锯铣混切、切磨一体的要求。
【作者】吴宪福；
【导师】刘建群；
【作者基本信息】广东工业大学，机械电子工程，2014，硕士
【关键词】石材桥式切割机；数控系统；椭圆和样条曲线；运动控制；刀具补偿；

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