面向磨床再制造提升的砂轮数控修形系统研制

论文摘要

近年来,成形磨削加工由于具有磨削效率高、所需机床结构和成形运动简单、加工成本低、加工精度高以及可方便进行某些特殊结构和复杂型面零件的磨削加工等优点,在机械制造中越来越受到关注。在磨削加工中,砂轮的磨损状态是影响磨削质量的一个主要因素,磨损砂轮修形的质量和效率,对成形磨削效果有较大影响。论文针对具有复杂截形砂轮修形功能的磨床大都从国外引进且价格昂贵的情况,基于数控化再制造的思想,进行了面向普通工具磨床再制造的砂轮数控修形系统研制,对于企业增量盘活磨床类存量资产、低成本实现成形磨削工艺具有较为重要的实用价值意义。首先,论文进行了砂轮修形数控系统的总体方案设计。以MPC2810多轴运动控制器为核心,开发基于PC的开放式数控系统,具有X-Y两轴联动,能够执行标准G代码程序,半闭环反馈控制的特点。其次,进行了砂轮修形数控系统的硬件结构搭建,以及系统参数初始化设置。针对成形砂轮渐开线截形和其他复杂轴向截形,建立了相应的直线逼近模型和圆弧光顺处理模型。给出了滚珠丝杠螺距误差与反向间隙补偿问题的解决方案。接着,采用AutoCAD二次开发方法进行了砂轮截形修形轨迹的自动规划以及数控加工程序的自动编制;采用Visual C ++ 6.0开发了CNC系统软件,实现了加工过程仿真、控制面板、G指令译码等功能。最后,研究并实现了上层CAD/CAM设计与底层CNC控制一体化集成功能,并进行了砂轮数控修形系统的调试与应用验证。验证效果表明:基于PC模式的砂轮数控修形系统,具有操作简便、开放性好、修形精度高等优点,具有较高的推广应用价值。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 论文研究的目的、意义及项目来源
• 1.1.1 论文研究的目的、意义
• 1.1.2 项目来源
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的主要研究内容
• 2 砂轮数控修形器总体设计
• 2.1 砂轮数控修形器的控制方案
• 2.1.1 砂轮数控修形器的工作原理
• 2.1.2 砂轮数控修形器的控制方案
• 2.2 砂轮数控修形系统的组成
• 2.2.1 数控装置
• 2.2.2 伺服系统
• 2.2.3 控制电柜
• 2.3 MPC2810 多轴运动控制器介绍
• 2.3.1 MPC2810 的性能
• 2.3.2 MPC2810 的开放性特点
• 2.3.3 MPC2810 的指令系统
• 2.4 砂轮数控修形器机械本体设计
• 2.5 本章小结
• 3 砂轮修形器数控系统的硬件结构与调试
• 3.1 砂轮修形器数控系统的硬件选型
• 3.1.1 进给伺服驱动装置及主轴驱动电机
• 3.1.2 检测元件
• 3.1.3 控制核心——MPC2810 运动控制器
• 3.1.4 主机
• 3.2 电控柜设计与安装
• 3.3 系统参数初始化设置
• 3.3.1 伺服驱动器用户参数设置
• 3.3.2 编程单位和系统坐标轴定义
• 3.4 硬件调试
• 3.5 本章小结
• 4 砂轮修形器数控系统软件设计
• 4.1 逼近模型建立——修形轨迹规划
• 4.1.1 用直线逼近砂轮轮廓的节点计算
• 4.1.2 用圆弧光顺砂轮轮廓的节点计算
• 4.1.3 砂轮修形曲线函数y =f（x ） 的建立
• 4.2 螺距误差补偿与间隙误差补偿
• 4.2.1 误差补偿原理
• 4.2.2 双频激光干涉仪的测量方法与误差分析
• 4.2.3 误差补偿的实现
• 4.3 人机界面设计
• 4.3.1 CAD/ CAM 提升
• 4.3.2 CNC 系统初始化
• 4.3.3 CNC 软件设计
• 4.4 控制面板设计
• 4.5 指令代码编译
• 4.5.1 数控系统的ISO 标准指令代码
• 4.5.2 实现ISO 标准指令代码程序的编译
• 4.6 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A 攻读硕士学位期间发表的论文目录
• B 在攻读硕士学位期间参加的科研项目