碳纖維復(fù)合材料數(shù)控鉆磨裝備控制系統(tǒng)研究.pdf

1、碳纖維復(fù)合材料已廣泛用于航空、航天、汽車及其它領(lǐng)域。作為先進(jìn)復(fù)合材料的使用形態(tài)，對形狀復(fù)雜的零部件成型后進(jìn)行切削和磨削等二次加工是必要的。但是碳纖維復(fù)合材料力學(xué)性能呈各向異性，層間強(qiáng)度低，切削時在切削力的作用下容易產(chǎn)生分層、撕裂等缺陷，是典型的難加工材料。 目前，國內(nèi)眾多軍工企業(yè)主要采用臺鉆或風(fēng)鉆進(jìn)行手工鉆孔和打磨碳纖維復(fù)合材料的構(gòu)件，生產(chǎn)效率極為低下，成本高，而且加工質(zhì)量差。為解決我國航天企業(yè)碳纖維復(fù)合材料薄壁構(gòu)件的加工難題，

2、課題組研究和開發(fā)了碳纖維復(fù)合材料數(shù)控鉆磨裝備。 碳纖維復(fù)合材料數(shù)控鉆磨裝備是由機(jī)床本體和控制系統(tǒng)兩部分組成的三坐標(biāo)聯(lián)動系統(tǒng)，通過三軸插補(bǔ)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)對主軸電機(jī)的運(yùn)動軌跡控制，由高速主軸電機(jī)驅(qū)動刀具進(jìn)行鉆磨加工。控制系統(tǒng)是整個裝備的控制中樞，本文主要針對設(shè)備的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。 根據(jù)加工精度、工藝復(fù)雜度、伺服軸的個數(shù)等基本要求，綜合考慮數(shù)控系統(tǒng)性價比等因素，提出采用西門子Sinumerik 802D數(shù)控系統(tǒng)完成鉆磨設(shè)備的控制。

3、該系統(tǒng)包括面板控制單元、輸入輸出單元、機(jī)床操作面板和伺服驅(qū)動器Simodrive 611UE等。論文設(shè)計了主回路與相應(yīng)控制回路：針對本系統(tǒng)的特點(diǎn)，闡述了系統(tǒng)初始化、數(shù)控系統(tǒng)重要參數(shù)的個性化設(shè)置以及模擬主軸的調(diào)試方法；編制了機(jī)床調(diào)整PLC程序；為保證設(shè)備的安全運(yùn)行，設(shè)計了設(shè)備安全防護(hù)系統(tǒng)(如超程保護(hù)、防塵系統(tǒng)等)；通過對本系統(tǒng)采用的永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)進(jìn)行Matlab Simulink仿真，優(yōu)化驅(qū)動器參數(shù)，確保設(shè)備具有良好的動態(tài)性能；并應(yīng)