大尺寸平面研磨的检测与控制技术的研究

论文摘要

本文采用研磨加工的方式实现对大尺寸工件表面的去除,因此首先必须获得工件表面的直线度。但由于大尺寸工件的尺寸和重量的关系,对其进行直线度的测量时,相对于平面度、表面粗糙度等其它许多参数,还缺乏使用简便、稳定可靠、经济实用的方法。目前,国内对大尺寸平面的检测与研磨加工技术相对于其它国家还较落后。基于此,提出了“大尺寸平面研磨的检测与控制技术的研究”课题。本文以典型的大尺寸工件——挤出平模头为研究对象,通过对其直线度的检测方法与研磨加工策略的研究来反应对大尺寸工件的研磨加工技术。这对促进国内对大尺寸工件的研磨加工技术的研究有重要意义。本文对自动化研磨加工的各个因素进行了研究,主要工作和成果如下:(1)建立数学模型,提出了基于三点法的直线度测量方法和测量过程;(2)计算机模拟验证进行挤出平模头直线度测量时,误差因素对测量结果的影响;(3)设计直线度测量仪器,采集平模头直线度测量数据,为研磨加工做准备;(4)通过对研磨机理的研究,并在研制的设备的基础上,设计了平模头材料的可加工性实验,制定了合理的加工策略;(5)设计整个研磨加工系统的控制方案,实现加工;(6)实验验证研磨控制系统是否能满足设备对平模头直线度的要求。综合测量过程中的误差因素,通过计算机模拟仿真直线度的测量过程,结果表明基于三点法的直线度测量系统能够满足对大尺寸工件直线度测量精度的要求。通过设计的研磨控制系统对平模头工件进行实验加工,实验结果表明,加工后工件的直线度有了明显的提高,这对提高国内对大尺寸工件的研磨加工技术有着重要的意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景与意义
• 1.1.1 课题研究的背景
• 1.1.2 课题研究的意义
• 1.2 精密加工和超精密加工的现状和发展
• 1.2.1 精密加工的历史及其发展趋势
• 1.2.2 磨粒研磨技术发展状况
• 1.3 大尺寸工件直线度误差测量方法
• 1.3.1 常用直线度测量方法
• 1.3.2 大尺寸工件测量方法的选择
• 1.4 本文研究的主要内容和目标
• 第2章 大尺寸工件平面直线度检测系统的设计
• 2.1 引言
• 2.2 直线度误差的概念及其评定的方法
• 2.3 大尺寸工件直线度误差测量分析
• 2.3.1 三点法直线度误差测量数学模型
• 2.3.2 三点法直线度测量误差过程及计算方法
• 2.3.3 基于计算机模拟的直线度测量误差分析
• 2.4 直线度测量仪器的设计
• 2.4.1 传感器的选择
• 2.4.2 直线度测量仪器的机械结构的设计
• 2.4.3 直线度测量仪器的硬件电路的设计
• 2.4.4 直线度测量仪器的软件设计
• 2.5 本章小结
• 第3章 大尺寸工件研磨加工的实现
• 3.1 引言
• 3.2 研磨机理的研究
• 3.3 挤出平模头材料研磨加工实验研究
• 3.3.1 机械系统调试
• 3.3.2 挤出平模头材料研磨加工实验
• 3.4 大尺寸工件加工控制策略
• 3.4.1 研磨控制系统的设计要求
• 3.4.2 挤出平模头自动化研磨策略
• 3.5 本章小结
• 第4章 大尺寸工件研磨控制系统的设计
• 4.1 引言
• 4.2 大尺寸工件研磨控制系统的硬件设计
• 4.2.1 MSP430 微处理器简介
• 4.2.2 硬件电路设计
• 4.2.3 PCB 布线及其抗干扰设计
• 4.3 大尺寸工件研磨控制系统的软件设计
• 4.3.1 控制系统整体软件设计
• 4.3.2 位置标定模块程序设计
• 4.3.3 LCD 人机交互模块软件设计
• 4.3.4 磨头转动运行控制
• 4.3.5 横向进给机构运行控制
• 4.4 电气开关控制柜设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 大尺寸工件研磨加工实验及分析
• 5.1 引言
• 5.2 实验准备
• 5.3 实验过程及描述
• 5.4 实验结果及分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 附录 A
• 附录 B
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要科研成果