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(fā)動機汽缸孔內表面的加工處理。對發(fā)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(fā)動機汽缸孔激光數(shù)控沖床,對汽車產業(yè)和環(huán)保事業(yè)極為有利。

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

 1.系統(tǒng)分析了激光數(shù)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(shù)。對激光數(shù)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(tǒng)和輔助裝置四部分。

 2.結合激光數(shù)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(tǒng)作為機床的伺服進給系統(tǒng)。在此基礎上,自制了一塊激光控制卡,實現(xiàn)運動控制系統(tǒng)與激光器的協(xié)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(xiàn)了激光數(shù)控沖床的控制功能。

 3.完成了系統(tǒng)軟件總體框架的設計,在激光數(shù)控沖床數(shù)控系統(tǒng)的軟件開發(fā)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(xiàn)了伺服驅動系統(tǒng)的實時控制、狀態(tài)數(shù)據的采集和顯示以及用戶參數(shù)的輸入等功能。

 4.在對激光數(shù)控沖床系統(tǒng)硬件和軟件設計完成之后,進行了系統(tǒng)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(tǒng)對伺服電機的控制精度還是與激光器協(xié)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(shù)控系統(tǒng)研究,對于激光珩磨機床在我國的推廣應用及開發(fā)我國自主知識產權的新型機床具有一定的理論和現(xiàn)實意義。