天线罩是导弹通信和雷达系统的重要组成部分,是导弹的关键部件之一。天线罩的制造精度直接影响到武器的制导性能,而一般半精加工后的天线罩不能满足电气性能的要求。天线罩数控专用磨床就是通过对天线罩内廓面的精密测量,获得加工基面,对天线罩内廓进行修磨加工调整几何厚度分布,补偿天线罩电厚度误差来满足天线罩的电性能参数指标。 本文针对天线罩数控专用磨床精密测量、精密修磨的双重功能要求,对测量和修磨一体化的关键控制技术开展研究,并对专用的计算机控制系统进行设计开发。控制系统采用工业计算机和可编程多轴运动控制器组成的开放式数控体系结构,全闭环和半闭环相结合的串级控制方式,并具有良好的人机交互操作面板单元和完善的电磁兼容性设计。功能强大的可编程多轴控制器PMAC作为系统的运动控制核心,在控制机床运动的同时不断将机床工作状态信息输送给上位工业计算机,工业计算机根据此信息来进行任务分配管理和监控,二者协同控制完成测量和修磨工作。 天线罩内廓型面的测量属于自由曲面的测量范畴,在分析天线罩这种硬脆材料复杂旋转体的特点的基础上,对比不同的测量方法和测量运动轨迹,选择动态接触式的测量方法,采用性能出色的触发式测头沿着天线罩内表面上一系列的母线轨迹进行扫描测量,并生成合理的测量路径。测量工作时应用PMAC的位置捕捉功能实现测量过程中的实时、准确的数据采集,并通过预处理计算对测量点进行规划,输出采样点。 应用结构化和面向对象相结合的方法,对软件系统进行了分析、设计和开发。软件系统分为下位机PMAC中的软件程序和上位工控机中的人机交互界面程序两部分。下位机PMAC中的程序主要是实现系统的实时控制,变量初始化,代码解释等功能的程序和进行逻辑控制、I/O控制的PLC程序。上位机的人机界面程序负责系统资源的分配和程序的管理调度,程序分为多个功能模块,通过调用PCOMM32 PRO通讯库函数实现参数设置、测量和磨削加工等功能。 为了避免机床这种一体式双工位测量和加工结构在工作时产生较大的误差,设计了双工位的校准装置,并对校准原理和校准过程进行介绍。为了确保机床精度达到指标,对机床精度进行检测,经过分析并结合软件补偿的方法使机床达到精度要求。 本文所研究的若干关键控制技术已经在中国两家航天部门的设备上应用。