【摘 要】
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随着我国经济发展速度的提高,在工业高端制造领域,对加工能力有了更高的要求。“中国制造2025”明确提出将数控机床列为“战略必争领域”,发展数控机床产业已成为国家战略。近年来,自动控制技术、计算机技术以及人机交互界面技术发展都比较完善,在汽车、动车、飞机、航天、航空、兵器装备等工业领域,很多零部件存在各种样式的孔,数控钻床已成为这些孔在进行钻削加工时的首选。本课题来源于导师与四川省科技厅共同合作的省
【基金项目】
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导师与四川省科技厅共同合作的省部级科研项目应用研究纵向课题—基于优化集的液压凿岩台车多关节机械臂及控制器项目,课题编号为2017GZ0352；
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随着我国经济发展速度的提高,在工业高端制造领域,对加工能力有了更高的要求。“中国制造2025”明确提出将数控机床列为“战略必争领域”,发展数控机床产业已成为国家战略。近年来,自动控制技术、计算机技术以及人机交互界面技术发展都比较完善,在汽车、动车、飞机、航天、航空、兵器装备等工业领域,很多零部件存在各种样式的孔,数控钻床已成为这些孔在进行钻削加工时的首选。本课题来源于导师与四川省科技厅共同合作的省部级科研项目应用研究纵向课题——基于优化集的液压凿岩台车多关节机械臂及控制器项目,课题编号为2017GZ0352。如今,在一些设备制造中,有很多多面体轴类关键零件。通用普通数控钻床只能进单一面零件的钻孔加工。但在生活和实际工程应用中,多面零件有着不可或缺的需求,如螺母、多边形轴、喷油器体等等。在特定的领域可能还有更多的自定义的多面体零件需求。现有普通的数控立式钻床只能完成单个面上孔的钻削加工,对于多个面的零件上其他表面孔的钻削加工,必须对工件进行多次装夹才能进行,降低了零件孔位的相互位置精度,这势必会导致加工费时且效率低的问题。基于以上在普通立式数控钻床中出现的问题,思考将人工智能技术应用到研究当中,本课题对多面体数控钻床的控制系统及其加工路径进行研究设计,降低了加工成本,同时提高了钻孔加工效率。本文主要研究内容如下:（1）基于国内外对开放式数控系统和钻孔加工路径的研究文献,通过对传统数控钻床在加工中存在的问题进行思考,为提高加工效率,节省加工成本,以导师课题为基础,确定了文章的主要研究内容。（2）介绍了多面体数控钻床其数控系统的工作原理,通过对多面体数控钻床伺服进给系统的机械传动系统和永磁同步电机理论模型的推导,建立了其数学模型得到了控制框图,同时以松下某型号电机作为研究对象,利用其技术参数在Matlab/Simulink中建立电流环,速度环,位置环的仿真模型。（3）给出了多面体数控钻床控制系统硬件设计总体方案,确定了多面体数控钻床控制系统各外设数量,对电源模块、主控模块、显示输入输出模块、底板驱动模块、电机驱动模块进行了电路原理图设计。（4）给出了多面体数控钻床控制系统软件结构,对RS232、RS485这两种标准进行了相应介绍,对串口通讯底层驱动软件模块（串口收发,串口初始化,串口中断）、TFTLCD显示屏软件模块（读寄存器数据,开启显示,关闭显示,快速画点,画直线,画矩形,画圆形）、定时器软件模块（定时器初始化,PWM初始化,定时器中断）进行了部分接口的软件设计。（5）介绍了钻孔加工路径的数学模型,给出了过渡点的几何求解方法,分析了分区蚁群算法的原理,分别将标准蚁群算法和分区蚁群算法应用于某滤油器油嘴99个有孔的钻孔加工路径优化问题中。
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