激光珩磨技术是一种新型的表面微观造型技术,特别适用于发动机汽缸孔内表面的加工处理。对发动机汽缸孔内表面进行激光珩磨处理的主要目的是:提高汽缸孔内壁的硬度和耐磨性,并改善汽缸和活塞之间的润滑效果,从而达到减磨延寿、提高密封性、降低耗油量、减少颗粒排放的效果。我国汽车产量和保有量不断增加,汽车包括其它机动车辆的尾气污染问题也越来越严重。因此,研制发动机汽缸孔激光数控冲床,对汽车产业和环保事业极为有利。

 这里分析现有数控系统软硬件特点及类型,并针对激光数控冲床的要求,研制开发了一套开放式数控系统。本文主要作了以下几个方面的研究工作:

 1.系统分析了激光数控冲床的功能特点及工作原理,介绍了“单脉冲同点间隔多次”的加工工艺,研究了典型激光珩磨微形貌的加工参数。对激光数控冲床进行了总体设计,主要包括激光器与光路部分、工作台与驱动部分、控制系统和辅助装置四部分。

 2.结合激光数控冲床的功能需求,确定了以IPC机为基础,以MC8041P运动控制卡为核心的上下位机结构的硬件平台。同时选用松下伺服系统作为机床的伺服进给系统。在此基础上,自制了一块激光控制卡,实现运动控制系统与激光器的协同控制,满足“单脉冲同点间隔多次”加工工艺的需要。研究了运动控制器、伺服单元以及编码器和光栅尺的接口技术,实现了激光数控冲床的控制功能。

 3.完成了系统软件总体框架的设计,在激光数控冲床数控系统的软件开发中采用面向对象的程序设计语言VisualC++和模块化的编程方法,建立了便于用户操作的友好的人机交互接口界面。实现了伺服驱动系统的实时控制、状态数据的采集和显示以及用户参数的输入等功能。

 4.在对激光数控冲床系统硬件和软件设计完成之后,进行了系统调试和微型貌加工的工艺实验。工艺实验结果表明:不管是该控制系统对伺服电机的控制精度还是与激光器协调工作的控制精度都是比较高的。

 5.对激光珩磨专用机床的数控系统研究,对于激光珩磨机床在我国的推广应用及开发我国自主知识产权的新型机床具有一定的理论和现实意义。