数控水射流切割机切割优化控制的研究

摘要

超高压水射流技术发展比较迅速的切割技术,它独特的优势使得超高压水射流技术的应用领域不断扩大。但水射流切割机在较快速度下切割时,切割精度不高以及切割过程的自动控制程度不高等问题制约其发展。
　　 本研究课题来源于南京大地水刀股份有限公司和江苏大学承担的江苏省重大科技成果转化专项资金项目“柔性超高压水切割系统研发与产业化”(项目编号:BA20009001)。研究了水射流切割机切割过程的优化控制技术。首先,分析了磨料水射流形成方式以及超高压系统的增压原理。其次,通过大量切割试验,利用Matlab对实验数据进行拟合,得出优化切割速度与切穿时间之间的关系；同时研究了切割过程与切割声音之间的关系,对切割过程的声音进行频谱分析,比较得出优化切割速度与整段切割声音之间的关系,为实时控制提供了理论依据。最后,建立优化速度的专家系统库,给出在不同曲率的曲线切割工况下的优化速度,并介绍了切割过程的加减速方式,为水刀切割的自动控制提供了依据。综合上述内容,通过切穿声音的处理得出直线优化切割速度,再根据专家系统库设计,在切割不同曲率的曲线时,通过适当的加减速方式改变切割速度,达到整个过程的最优化切割控制。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 水射流切割的发展概况

1.2.1 国外发展概况

1.2.2 国内发展概况

1.3 数控水射流切割机系统简介

1.4 课题的研究意义

1.5 本文研究的主要内容

第二章 水射流切割系统简介

2.1 磨料水射流形成方式

2.1.1 前混合磨料射流

2.1.2 浆液磨料射流

2.1.3 旋转引射式磨料射流

2.1.4 自激震荡磨料射流

2.1.5 后混合磨料射流

2.2 超高压系统

2.2.1 增压原理

2.3 本章小结

第三章 切割声音与优化切割速度关系

3.1 切穿时间与优化速度之间的关系

3.2 切割过程声音与优化切割速度关系

3.2.1 傅里叶变换

3.2.2 声音切割试验及频谱分析

3.2.3 实验总结

3.2.4 数字滤波器的设计

3.3 DSP对音频信号采集处理设计

3.3.1 系统硬件结构简介

3.3.2 TMS320DM642芯片概述

3.3.3 Mcasp接口概述

3.3.4 12C总线概述

3.3.5 音频编解码芯片概述

3.4 集成开发环境CCS概述

3.4.1 CCS构成及开发流程

3.4.2 DSP/BIOS概述

3.5 音频采集驱动

3.5.1 设备驱动软件架构

3.6 本章小结

第四章 优化切割速度专家系统的建立

4.1 影响水刀切割效果的要素

4.1.1 正交实验简介

4.1.2 切割光洁度与影响参数之间的关系

4.2 切割曲率与拐角优化速度研究

4.2.1 曲率与优化切割速度试验及分析

4.2.2 数据拟合简介

4.2.3 拐角与优化切割速度试验及分析

4.3 切割过程的加减速方式

4.3.1 加减速简介

4.3.2 伺服系统的控制方式

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文工作总结

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文