聚晶金刚石单脉冲电加工温度场模拟及加工机理分析

采用Ansys软件分别对聚晶金刚石、45#钢以及YG15硬质合金3种不同材料电火花加工时的温度场进行了模拟计算,通过与实验结果对比,分析了增爆电火花脉冲电源加工聚晶金刚石时的放电机理,研究了热导率对放电爆炸力的影响规律.对聚晶金刚石电火花加工时的放电通道半径进行了估算和修正.结果表明,聚晶金刚石电火花加工时,产生的热爆炸力主要是促使熔态材料的抛出,聚晶金刚石材料并不是靠爆炸力直接蚀除的.此外,工件材料的热导率对放电产生的爆炸力有一定的影响,同时对材料蚀除率也有一定的影响.     

聚晶金刚石刀具的研究

聚晶金刚石刀具研究课题是机电部预研基金项目。1989年立题,1992年12月26日通过机电部鉴定。本课题在解决了聚晶金刚石复合片的加工技术的前提下,研制了加工硅铝合金、铜基粉末冶金等有色金属材料的切削刀具和加工石英玻璃、石墨电极、花岗岩、砂轮等非金属材料的切削刀具,为不少企业解决了生产难题,获得了很高的技术和经济效益。事实证明,聚晶金刚石刀具是一种用途很广、性能优越的刀具,有极广     

基于SERCOS-Ⅲ的工业机器人控制器设计

针对基于实时以太网的模块化、开放式工业机器人控制系统开发技术进行了研究,提出了基于SERCOS-Ⅲ实时以太网的工业机器人控制器软硬件体系架构,其中硬件设计以ARM cortex A8嵌入式处理器为机器人控制器的核心CPU,在其上搭建通用通信模块comX100-CA-RE作为SERCOS-Ⅲ的通讯主站;在软件设计方面,完成了comX通信模块在RT-Linux下的驱动程序开发,实现主、从站之间的实时通信,并完成了工业机器人的点动控制.将上述控制系统在多轴运动控制平台上进行了物理实验,其结果表明了所开发控制系统的有效性.     

聚晶金刚石拉丝模卧式超声加工机床的设计与开发

针对立式超声加工机床加工效率低的问题,基于超声加工的基本原理,阐述了卧式超声加工原理及其特点.阐明了卧式超声加工机床的设计总体思路.将机床分为工件夹持与运动系统和工具夹持与运动系统两部分.对夹持机构、平移机构、往复运动机构、侧压力机构及定位机构进行了设计.实现了聚晶金刚石拉丝模卧式超声加工机床的三维实体建模.三维实体模型的运动检查表明,设计的机床可以有效地实现拉丝模的卧式超声加工.提出的卧式超声加工机床可以避免传统立式加工机床频繁修磨工具针这一缺点,提高聚晶金刚石拉丝模的加工效率.     

基于Linux的五轴联动电火花加工数控系统

针对多轴联动电火花加工数控系统的设计要求,开发了一种基于PC和Linux开放式平台为上位机、可编程运动控制器(PMAC)为下位机的五轴联动电火花加工数控系统.利用Linux开源性好的特点,设计了环境友好的人机交互操作界面以及各类完成非实时任务的程序模块等;基于PMAC系统开发了伺服进给回退运动、主轴高速抬刀运动、五轴联动及各类摇动程序等.通过将数控系统应用于五轴联动电火花加工机床,进行了闭式整体涡轮叶盘样件以及窄缝窄槽等典型零件的加工实验,取得了良好的加工效果.     

基于IPC的六轴刀具磨床CNC系统

依据对复杂形状刀具的CNC磨削提出的基本要求 ,开发了基于开放式IPC的CNC六轴五联动刀具磨床控制系统 ,其主要技术特点为 :使硬件模块标准化和软件模块层次化 ,通过公共数组的信息交换来调度实时中断多任务 ,以及用化整为零的策略解决串行口及CRT的实时性问题 .CNC系统已用来控制磨床加工出圆锥球头立铣刀试件     

聚晶金刚石螺旋刀电火花刃磨自适应测量路径规划

针对聚晶金刚石螺旋刀电火花刃磨加工,提出一种自适应测量路径规划算法.基于数控解释器对宏指令和宏子程序的支持,综合考虑测量过程中复杂情况,通过使用带有逻辑判断及执行控制功能的数控程序来完成对刀具复杂刃口曲线的实际在线测量.算法操作性强,只需要用户为每个待测刀片提供一个测量参考点,而且对参考点位置也没有任何要求.加工仿真和切削实验结果表明,自适应测量路径规划算法能够使加工后的刀片刃口平整,外圆最大径向圆跳度保持在0.01mm内,满足质量和精度要求;同时算法可以有效减少人工操作时间,提高加工精度稳定性.     

以切代磨加工花岗岩的表面分析

本文介绍了用聚晶金刚石复合片刀具切削加工花岗岩以替代沿用的磨削加工的实验研究，比较分析了切削和磨削表面，说明以切代磨加工花岗岩是可行的．     

一种Linux用户态实时多任务调度框架

Linux内核调度器的调度开销巨大,无法满足实时应用需求.为此设计并实现了基于多核Linux的用户态实时多任务调度框架ULight.ULight共包括三个核心模块:多任务调度模块、定时器模块以及用户态中断处理模块.多任务调度模块在Linux用户态提供基于优先级可抢占的实时多任务调度方案,旨在减少任务调度和切换开销;定时器模块则为多任务调度提供高精度的定时服务,以支持分时调度和任务休眠,并提供更多的抢占点;用户态中断处理模块通过在内核态和用户态之间构造中断处理的快速通道,使用户态任务可以直接处理硬件中断,保证中断处理的实时性和高效性.实验表明,ULight的任务切换效率明显优于Linux的线程切换效率;定时系统可以提供精度为20μs的稳定的定时服务;用户态中断处理模块能够在用户态完成对硬件中断的快速响应.     

STEP-NC仿真系统研究

为满足STEP-NC数控系统研究的需要,提出基于STEP-NC仿真系统的方案.该系统采用模块化设计,译码器由解析模块、建模模块和路径规划模块构成,根据STEPNC程序特点完成程序解析、加工类库模型建立和刀具路径规划功能,其他模块完成实时加工仿真功能.作为独立模块的译码器,其数据接口用于仿真系统与实际数控系统进行数据交换,其路径信息接口设计为直线和圆弧两种单元类型,作为仿真和加工的计算依据.仿真和加工实验证明该仿真系统运行正确,说明基于STEP-NC仿真系统及译码器可以作为独立的功能模块嵌入数控系统.     

CAN总线前端测控节点设计

在简要介绍控制器局域网(CAN)的基础上,提出现场总线控制系统前端节点的设计任务,在硬件设计中,采用线性光电耦合等手段提高通道的保护能力,采用PSD211R等新型器件实现硬件的简约化,以PID模块为例介绍了该节点软件设计思想.结果证明,该节点能独立完成现场数据采集和控制任务,实时进行网络数据通讯,并且可方便地组合到基于CAN的现场总线测控系统中.     

输油管道防盗油系统的监测与控制

本文根据输油管道防盗油系统数据监测的特殊要求,设计了基于分布式结构的数据采集系统,该系统以工控机为上位机,DSP信号处理模块为下位机,实现了实时性较好的输油管道监测与控制,本文主要对分站控制系统中信号处理模块进行详细的硬件设计。     

交通信号灯仿真系统设计

基于P89V51RD2、74LS595、MAX232芯片设计硬件电路, 采用KeilC、Visual Basic 6.0软件编程,设计开发了一种交通信号灯仿真系统. 以KeilC为开发工具编写单片机程序,进行下位机控制. 在VB 6.0环境下编写串口通信程序,与下位机进行实时通信. 系统制定了通信协议,控制上位机与下位机之间通信的可靠性,实时对217个LED灯组成的交通信号灯进行控制,实现整体造型的保存、读取、显示和清除功能. 经实验验证,所开发系统能够实现预期功能.     

电火花成形加工脉冲电源控制系统的设计

本文根据电火花成形加工脉冲电源的控制策略,研究了脉冲电源的硬件设计以及软件设计。控制系统包括脉冲宽度与脉冲间隔控制电路、短路检测电路、断电检测电路以及单片机的相关控制程序。系统采用上位PC机加下位控制模块的主从式两级控制结构,下位控制模块以89C52单片机为核心,由断电检测和短路检测等电路组成。上位控制软件采用LabWindows/CVI开发,主要实现人机交互及数据预处理等功能。     

基于IPC的六轴刀具磨床CNC系统

依据对复杂形状刀具的ＣＮＣ磨削提出的基本要求,开发了基于开放式ＩＰＣ的ＣＮＣ六轴五联动刀具磨床控制系统,其主要技术特点为：使硬件模块标准化和软件模块层次化,通过公共数组的信息交换来调度实时中断多任务,以及用化整为零的策略解决串行口及ＣＲＴ的实时性问题。ＣＮＣ系统已用来控制磨床加工出圆锥球头立铣刀试件。     

基于PLC的金刚石锯片开刃机自动控制系统

根据工艺相关参数和控制要求,设计一种新的自动控制系统用于金刚石锯片开刃机.以可编程控制器(PLC)为核心,采用无感矢量交流变频器与交流变频电动机构成金刚石锯片旋转自动调速系统.应用矢量变频调速技术,使旋转的金刚石锯片实现横向和纵向的往返移动以及精确的定位控制.介绍了金刚石锯片开刃机的工作特点,给出了控制系统硬件组成和工作过程.     

基于LabVIEW的发电机转子试验实时监测系统的研制

针对电机转子试验的传统检测方法所存在的缺点,利用具有网络技术的亚当模块ADAM-5000/TCP进行数据通信,并结合相应的传感器、变送器等信号采集处理硬件,组成硬件系统,并利用美国国家仪器公司(NI)的虚拟仪器LabVIEW对系统上位机人机界面监测系统软件进行开发,研制出一个基于虚拟仪器的转子试验实时监测系统,实现了对电机试验多种工况量实时监测,完成了阻抗试验和温升试验.该系统投运结果表明,试验系统运行可靠,稳定地实现实时试验监测,达到了规定的设计性能指标和其它要求.     

PDH标准的E3次群测试序列发生器的FPGA设计

为了提高PDH标准下E3次群信号通信设备的可靠性及功能的多样性,设计了一种基于FPGA器件的测试序列发生器系统。在整个设计过程中,完成了测试系统各个功能模块的设计与硬件实现,其中主要包括系统控制模块、PRBS生成模块、误码生成模块和HDB3码转换模块。利用Quartus II软件内嵌的Signal Tap II Logic Analyzer对序列发生器进行了实时的测试,结果比较准确,能够完成测试所需的基本工作任务,因此该测试系统的设计具有一定的实用价值。     

一种CCD图像相关处理系统的FPGA+DSP实现

在卫星观测系统中,CCD相机对高精度图像实时跟踪时,为得到高信噪比高分辨率的图像,必须对图像进行实时相关处理.而现有软件实现速度不高,不能实现其实时性.本文在分析图像相关处理快速算法的基础上,使用Altera的Quartus Ⅱ软件,完成了其中的核心模块--FFT算法的硬件实现,提高了处理速度;并运用DSP处理器,设计了一个基于FPGA的实时数字图像处理系统.文中给出了系统的硬件电路和软件算法模块.仿真和调试结果表明:用FPGA与高速数字信号处理算法的结合,可以满足系统对图像进行实时处理的要求.     

薄壁件网格铣削加工工艺研究

针对壁板类薄壁件网格加工时易发生加工变形、导致工件加工精度降低的问题,借助多头筒段镜像铣削设备,采用一种基于超声波测厚的薄壁件自动补偿加工方法,在300~3 000 mm/min速度范围内对聚晶金刚石刀具高速铣削7075铝合金壁板网格的加工方案进行了研究.通过仿真和试验加工,结果表明,此加工方案能把壁板网格加工厚度误差控制在0~0.06 mm范围内.