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激光珩磨技術是一種新型的表面微觀造型技術,特別適用于發動機汽缸孔內表面的加工處理。對發動機汽缸孔內表面進行激光珩磨處理的主要目的是:提高汽缸孔內壁的硬度和耐磨性,并改善汽缸和活塞之間的潤滑效果,從而達到減磨延壽、提高密封性、降低耗油量、減少顆粒排放的效果。我國汽車產量和保有量不斷增加,汽車包括其它機動車輛的尾氣污染問題也越來越嚴重。因此,研制發動機汽缸孔激光數控沖床,對汽車產業和環保事業極為有利。

 這里分析現有數控系統軟硬件特點及類型,并針對激光數控沖床的要求,研制開發了一套開放式數控系統。本文主要作了以下幾個方面的研究工作:

 1.系統分析了激光數控沖床的功能特點及工作原理,介紹了“單脈沖同點間隔多次”的加工工藝,研究了典型激光珩磨微形貌的加工參數。對激光數控沖床進行了總體設計,主要包括激光器與光路部分、工作臺與驅動部分、控制系統和輔助裝置四部分。

 2.結合激光數控沖床的功能需求,確定了以IPC機為基礎,以MC8041P運動控制卡為核心的上下位機結構的硬件平臺。同時選用松下伺服系統作為機床的伺服進給系統。在此基礎上,自制了一塊激光控制卡,實現運動控制系統與激光器的協同控制,滿足“單脈沖同點間隔多次”加工工藝的需要。研究了運動控制器、伺服單元以及編碼器和光柵尺的接口技術,實現了激光數控沖床的控制功能。

 3.完成了系統軟件總體框架的設計,在激光數控沖床數控系統的軟件開發中采用面向對象的程序設計語言VisualC++和模塊化的編程方法,建立了便于用戶操作的友好的人機交互接口界面。實現了伺服驅動系統的實時控制、狀態數據的采集和顯示以及用戶參數的輸入等功能。

 4.在對激光數控沖床系統硬件和軟件設計完成之后,進行了系統調試和微型貌加工的工藝實驗。工藝實驗結果表明:不管是該控制系統對伺服電機的控制精度還是與激光器協調工作的控制精度都是比較高的。

 5.對激光珩磨專用機床的數控系統研究,對于激光珩磨機床在我國的推廣應用及開發我國自主知識產權的新型機床具有一定的理論和現實意義。