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4.3 数控系统采用双交流伺服电机同步控制原理与结构 17
4.4 双交流伺服电机多功能采样插补精确定位控制方法 17
4.4.1 设计高分辨率的位置反馈 17
4.4.2 直线光栅尺选型指南 19
4.4.3 光栅尺与SINUMERIC 840D sl CNC系统的连接 19
4.4.4 高采样频率的控制原理和实现方法 26
4.4.5 采样插补算法描述 27
4.4.6 实时插补计算 27
5 结论 29
致谢 30
参考文献 31
附录一 设计图纸 32
1 绪论
1.1 课题的目的与意义
龙门铣床简称龙门铣，是具有门式框架和卧式长床身的铣床。龙门铣床上可以用多把铣刀同时加工表面，加工精度和生产效率都比较高，适用于在成批和大量生产中加工大型工件的平面和斜面。数控龙门铣床还可加工空间曲面和一些特型零件。
国家装备工业的实力和国际竞争力,关系到国家整体工业竟争力和综合国力在世界上的位置 ,而数控机床作为国家装备工业的主流产品和技术方向,在国家经济发展战略中具有重要的地位。尽管从数量上看 ,该行业在国民经济中所占比重很小 ,但它对国民经济的贡献则远高出这一数量概念 ,是经济发展战略中不可轻易放弃的重要支柱。
众所周知,我国是数控机床生产和消费大国,但不是强国。据统计,我国金属加工机床数控化率仅为30%,与发达国60%~70%的水平相差甚远。目前,我国高档数控机床市场以进口产品为主,这在很大程度上制约了我国高端装备制造业的进步。
发展数控机床行业对我国具有举足轻重的战略意义 ,一 是用高新技术加快装备工业的现代化改造,是优化经济结构的重要环节;二是西方在尖端数控机床品种的进口和技术转让方面,对我们实行限制政策 ,中高档数控机床的自行研制和国产化对国防建设意义重大。这是我们保持大国地位,保持在国际上的自主行动能力的技术后盾。
近期,国务院常务会议讨论通过 《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划 》 ,要求高端装备制造产业要做大做强智能制造设备 ,促进制造业智能化 。作为制造母机 ,尤其是高档数控机床在高端装备制造业中的战略地位越来越重要 。
数控机床的发展关系到国家战略安全 ,国产化率的提高也是国家战略要求 。高档数控机床与基础制造装备科技重大专项要求 ,到 2020 年 ,我国将实现高档数控机床主要品牌立足国内 : 航空航天 、船舶 、汽车及发电设备制造所需要的高档数控机床与基础制造装备 80%实现国产 。以重大专项为代表的产业支持政策将陆续出台 。 国家通过十二五等一系列政策为国产高端数控机床提供了良好的政治环境。在市场需求和国家利好政策的双重动力下,未来国产高端数控机床的发展趋势良好 ,整体行业转型提升已成必然 。
数控龙门铣床一般采用四轴控制（X—工作台纵向移动、Y—溜板横向移动、Z—滑枕升降移动、W 主轴转动伺服马达控制），数控龙门铣床内冷主轴转速最高达到每分钟10000转，加工精度高，稳定性要求高。
综上所述，本课题的研究目的与意义在于通过对龙门铣床Z轴方向的双组跟随伺服电机的位置同步控制技术的研究，提高龙门铣床Z轴的定位精度与系统稳定性，达到龙门铣床的电气控制要求。
1.2 国内外研究现状
1.3 SIEMENS SINUMERIK 840D isl介绍
SINUMERIK 840D isl是一款功能强大、开放、灵活的数控系统，直观明了的用户界面在操作和编程方面为用户提供了最便利的支持，集成了SIMATIC S7-300 PLC系统，与结构紧凑、模块化设计的SINAMICS S120驱动系统相结合，可匹配各种类型、功率范围宽广的电机，无论是同步电机、异步电机还是直线电机，并且为用户提供了一流的网络集成功能，发挥机床和车间生产线的最大效力。强大而完善的功能使SINUMERIK 840D isl 成为中高端数控应用的最佳选择。
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