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超声加工是目前加工玻璃、钻石、工程陶瓷等硬度高、脆性大材料的一种比较好的方法。但传统的超声加工只能进行一维加工,主要用于打孔和拷贝加工,已经不能满足现代生产的要求,因为现代生产中零件的结构越来越复杂,一些复杂曲面的成形往往需要几个运动精密的配合。本课题从理论和实际上研究了超声加工的控制、设计,集成了一套超声数控加工系统。 数控超声加工的系统是以工业控制机(IPC)和可编程多轴控制器(PMAC)构成主从分布式双微处理器结构,以此作为系统的控制中心,在Windows2000环境下用Visual C++6.0语言开发的。各模块之间用动态连接库(DLL)连接,易于扩充和修改。为了实现PMAC多轴运动控制功能,还在PMAc板上扩展相应的I/O转接板,同时采用松下高性能的交流伺服电机、伺服驱动单元、编码器等模块最终构成一个完整的开放性超声数控系统。该系统开发平台主要构建于PMAC自身软硬件资源基础之上,软硬件功能实现模块化划分,各功能模块之间通过标准的接口协调工作,共同完成数控功能。所研制的系统是一个能同时完成程序译码解释、伺服控制、及基本系统管理等任务的控制系统,能对各种不同脆性材料进行加工。同时,以PMAC多轴运动控制器为控制系统的核心控制器,能够对电机进行PID调节,执行PLC程序及运动程序,PID程序,进行伺服环更新不仅大大地简化了数控系统的开发周期,实现了资源的合理配置,而且系统开发者和机床用户今后还可以根据需求实时增减功能模块,将自己特殊的加工工艺、管理经验和操作技能纳入控制系统形成自己的产品特色。 利用开发的数控系统,作者进行了初步的工艺试验,探索了z轴进给量、X轴进给速度对压力的影响,为今后进一步研究打下了基础。