基本信息
- 项目名称：
- 基于博世-力士乐数控系统的凸轮轴磨床控制软件开发
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本设计主要是基于Bosch-Rexroth公司提供的IndraWokds MTX10v04v207软件进行系统的开发。YTMCNC8326-8全数控高速凸轮轴磨床利用WinStudio制作人机界面，通过VB制作控件，借助MATLAB工具实现磨削算法。通过加载MatrixVB控件,将算法转换为VB程序。利用软件内置IndraLogic及内置函数进行PLC程序的编制。
- 详细介绍：
- MTX数控系统是Bosch Rexroth公司开发的新一代开放式数控系统，是目前世界上性能最先进的数控系统之一。IndraMotion MTX数控系统是2005年推出的全开放式控制系统，以其独特的优良特性为客户的应用和二次开发提供了良好的平台，其中系统提供的OPC数据接口就是开发MTX系统客户端软件非常好的平台。开放式数控系统在工业应用中越来越普遍，对它的二次开发能适用于个性化市场的需求，满足不同机床的实际需要，具有很大的现实意义。本设计立足湖南环宇同心数控机床有限公司的需求，开发基于博世-力士乐数控系统的凸轮轴数控磨床控制软件。该控制软件能实现凸轮轴部件的精密、便捷加工，大大提高工作效率，减少加工件的废品率，并对其它数控系统具有重要的借鉴价值。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计、发明基本思路： 本设计主要是根据凸轮轴磨削原理和凸轮轴形状建立数学建模，三阶B样条原理进行曲线的拟合，数控凸轮轴磨床工件旋转轴转速预测算法解决凸轮轴非圆部分砂轮架进给减轻加速度、加加速度急剧变化影响。项目创新点： （1）提出了自适应工件旋转轴转速预测算法,实现了高精度高效率凸轮轴的磨削加工。申请发明专利： 201010278922.0 （2）提出了采用三阶B样条曲线拟合离散点的方法，实现用户通过鼠标可以任意微调工件旋转轴的转速曲线，实现高精度加工。软件著作权号：2010SR068264 技术关键: 1、完成对进给轴的操作，主要实现轴使能和在手动功能下轴选择、手动正负向运动、轴点动模式以及轴连续手动模式。 2、在虚拟操作面板和真实操作面板上添加部分控制开关，使上述功能可以通过虚拟操作面板和真实操作面板控制。 3、使用VB制作OCX嵌入至MTX系统中，实现在MTX系统中的用户控制、曲线绘制及表格显示。 4、完成对速度、位移曲线的鼠标拖动修整，并对曲线实时B样条插值，以方便比较。 主要技术指标： 加工凸轮轴零件精度 (1)基圆尺寸偏差 ±0.015mm (2)基圆相对相邻主轴颈跳动 ≤0.01 mm (3)凸轮相位角偏差 ±10′ (4)凸轮母线对相邻主轴颈的平行度 0.01 mm
科学性、先进性
- 本设计以德国Bosch-Rexroch提供的客户端开发平台为基础，对全数控凸轮轴磨床数控系统的控制界面进行了规划与设计，并实现了对数控系统参数数据的实时读写，对PLC变量的状态监控，对NC程序的编辑、调用和程序运行的实时显示，以及系统故障诊断和帮助等功能。完成了控制界面、数控加工程序、PLC程序之间的通信。提出了一种对轴实时保护的方案，提高了机床工作的安全性。（同类产品未见报道）
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 签订协议
作品可展示的形式
- 现场演示、图片、录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本设计与同类的西门子数控系统相比，人机界面中的曲线可以在线调试，改变了以往的需要将数据导出，在别的程序（如EXCEL）中调试的不方便，而直接可以在内部修改，同时在修改曲线旁显示B样条曲线，以方便用户调试；本设计的位移曲线能自动判断曲线是否符合0-180递增、181-360度递减的规律，对不符合规律的点给出报警提示。 本设计的用户主要是汽车、摩托车、发动机、柴油机、凸轮轴配件等厂家，经预测，国内需求量为每年200台，以20%的幅度递增。至2010年，传统产品将有35%左右被高效数控磨床替代，市场前景广阔。 本设计能直接应用于凸轮轴磨床数控系统，实现凸轮轴部件的精密加工，大大提高工作效率，减少加工件的废品率，实现传统装备的技术改造和关键零件加工特种装备的国产化，提升我国装备制造业产品附加值，形成具有自主知识产权的新产品。
同类课题研究水平概述
- 沈阳工业大学的熊鹰研究了OPC技术在MTX数控系统中的应用方法，应用OPC技术规范和可视化Visual Basic6.O语言，对MTX数控系统所提供的OPC服务器进行了客户端程序的开发，并实现和MTX系统内部数据信息的通讯。以开发的OPC客户端程序为基础，设计了MTX数控系统的客户界面，重点实现了机床状态显示界面、NC程序输入界面、NC程序仿真界面等，并在MTX系统实验平台上实现了预期的功能。 沈阳工业大学的杨松以所开发的客户端程序为基础，对MTX数控系统针对专用机床界面进行了规划与设计，实现了对数控系统参数数据的实时读写，对PLC变量的状态监控，对NC程序的编辑、调用和程序运行的实时显示，以及系统故障诊断和帮助等功能。 沈阳工业大学的李忠峰应用系统提供的CPL语言基于插补算法对专用G指令进行开发;同时根据系统自身特点结合系统内置可编程控制器Indralogic进行辅助功能M代码和T代码的开发。最后在此前提基础上应用OPC技术采用Visual Basic 6.0语言对加工程序进行实时仿真设计。沈阳工业大学的杨松、杨林、李忠峰、胡小武用MTX创建了长春一汽大众AF180曲轴磨削控制系统，磨削控制系统由编写的PLC和NC程序与MARPOSS测量装置组成。将MTX系统应用于长春一汽大众AF180曲轴连杆颈磨床中,满足磨削工艺的要求。 以上两个研究都对MTX数控系统的PLC、NC和OPC通信做了深入的研究，且第二个研究投入了生产实践，但以上两个研究同样未使用MTX数控系统内部的OPC通信，界面控制和使用不方便。 本设计在界面设计方面不需要在外部挂接VB程序来使用，本设计通过制作VB控件，能将界面嵌入到内部，利用力士乐的内部OPC通信，使其方便快捷。在NC方面，通过大量的使用了由MTX系统提供的CPL编程语言，很大程度上提高了整个程序的运行速度;同时在程序中采用了两轴联动的方式对凸轮轴进行加工，在磨削的过程中通过调用耦合表，来实现对主动轴和联动轴速度及进给量的控制，提高了磨削的精度。在PLC方面，完成了PLC对凸轮轴磨床电机的控制；提出了PLC对轴安全位置的实时监控。但本设计只在上海Bosch-Rexroth公司进行了实验，还未投入生产。
