基于LabVIEW和单片机的切削温度虚拟仪器的研究

论文摘要

目前,硬切削加工技术已引起世界范围内制造业和科研机构的高度重视和极大兴趣,但就硬切削的切削机理、选择合适的刀具和切削参数等仍存在一些值得研究的问题。本文针对硬切削切削机理研究的需要,结合现代测试技术的发展方向,开发了用于硬切削过程中切削温度在线测量的虚拟仪器。切削温度虚拟仪器主要由硬件和软件组成。其硬件主要包含K型热电偶传感器和P87LPC768型单片机。硬件系统选择K型热电偶作为温度传感器,将测得的温度信号转化为电信号,热电偶的冷端补偿由AD590温度传感器完成。测得的电压信号经过放大、滤波、A/D转化后,由单片机完成温度数据的采集,并通过串口发送给计算机。切削温度虚拟仪器的软件系统基于LabVIEW平台开发。该软件由三个模块:数据采集模块、数据查询分析模块和正交试验模块。数据采集模块的主要功能是调用VISA串口程序读取单片机上传的采样数据,标定后将对应的温度值在前面板上实时显示;在数据查询分析模块中,建立切削温度数据库,利用LabSQL将切削试验参数和采集到的温度数据保存到数据库中,通过输入查询条件进行数据查询并可以对两个相关数据进行比较分析;正交试验模块针对金属切削试验中常用的正交试验方法,在确定试验因素及其水平后,程序引导切削试验的进行,并提示每次正交试验的参数,完成整个正交试验后自动生成正交试验表,输入某个因素,则生成切削温度与该因素的关系曲线,用以分析在其他因素确定的条件下,该因素的变化对切削温度的影响趋势。本文开发的切削温度虚拟仪器可用于研究金属切削试验中切削温度的影响因素以及在实际生产中以切削温度作为重要指标的切削参数优化,因而具有一定的现实意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 第1章 引言
• 1.1 硬切削技术
• 1.2 切削温度测定的意义
• 1.3 切削温度测定的现状
• 1.4 本文的主要内容
• 第2章 虚拟仪器
• 2.1 测试仪器的发展
• 2.2 虚拟仪器
• 2.3 虚拟仪器的主要组成
• 2.3.1 虚拟仪器的硬件构成方式
• 2.3.2 虚拟仪器的软件开发平台
• 2.4 虚拟仪器的特点
• 2.5 虚拟仪器的应用
• 第3章 切削温度数据采集系统
• 3.1 切削温度信号的检出
• 3.1.1 热电偶的测温原理
• 3.1.2 人工热电偶的选择
• 3.1.3 人工热电偶的安装
• 3.1.4 热电偶的冷端补偿
• 3.2 切削温度数据的采集与传输
• 3.2.1 A/D 转换
• 3.2.2 数据通信
• 3.2.3 切削温度虚拟仪器数据采集的实现
• 第4章 切削温度虚拟仪器的软件设计
• 4.1 虚拟仪器的软件系统构成
• 4.2 LabVIEW 开发环境
• 4.3 切削温度虚拟仪器软件的实现
• 4.3.1 切削温度虚拟仪器软件的整体结构
• 4.3.2 数据采集和实时显示
• 4.3.3 数据的存储与数据库的建立
• 4.3.4 正交试验程序设计
• 4.3.5 数据查询与分析
• 4.3.6 切削温度数据报表的生成
• 第5章 总结和展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文