PCB钻头棒材无心磨削直径自动在线检测技术及装置研发

论文摘要

PCB钻头棒材无心磨削的加工过程是一个变化的、随机的复杂过程,加工过程中不断变化的参数决定着产品的精度,自动测量系统就是通过直接检测工件的加工状态来跟踪加工过程中每一参数的变化情况,并根据变化的情况实现自动进给的一个全闭环控制系统。本课题以PCB钻头棒材的直径测量为例,在现有的位移传感器技术基础上,综合单片机技术和微机完成无心磨床外径在线测量系统的研究。本自动测量系统是以PC机与单片机系统为基础并应用自适应控制理论而建立的,其工作流程是:测量装置测得工件在加工过程中的误差信号,经放大和A/D转换后发送到PC机,PC机将接收到的信息与设定好的标准参数相比较,并算出未来时刻可能的加工误差,进而确定控制信号控制步进电机补偿进给量,以消除加工误差,提高加工精度。在正文中分别从硬件和软件两个方面详细阐述如下:1.机械部分的设计。主要讲述了无心外圆磨床尺寸在线测量装置结构的设计,并概述了其整体的功能,对重要的零件的选型进行了相关的分析;最后还对测量装置三维实体造型的工作作了简述。2.控制部分软硬件的设计。根据磨床在线测量的要求,设计了一个以单片机为核心的电路来对传感器及其调理电路的输出信号进行采集、处理、显示并反馈给磨床,实现对磨床磨削加工的闭环控制。为了能够自动检测控制加工误差,更好地保证零件加工精度,本课题对无心磨削加工中存在的实际问题进行探讨和研究,在不改变磨床内部结构的基础上,采用合适的测量方法设计和开发了无心磨削加工的微机测控系统。从而实现了对零件加工精度的微机自动检测和控制。在对机械加工的各种测量方法进行分析和比较后,采用了光栅传感器来对加工工件进行接触式的在线测量,实时反馈,进一步控制PCB棒材工件的加工精度,形成高效率、无人化、高精度的生产模式。本课题通过对测量系统软件的模拟调试,验证了本自动测量系统方案的可行性和正确性,为现实中实现无心磨床的在线自动测量奠定了基础,同时也为其它各种机床的改造提供了一种途径和方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 磨削技术发展概况
• 1.2.1 磨削技术的发展概况
• 1.2.2 无心外圆磨削技术的发展概况
• 1.3 工业在线测量技术
• 1.3.1 在线测量技术概述
• 1.3.2 工业在线测量的技术现状及现实意义
• 1.3.3 无心磨床在线测量技术
• 1.4 课题的主要研究内容及现实意义
• 1.4.1 课题的主要研究内容
• 1.4.2 本课题具有的现实意义
• 第2章 无心磨床在线自动测量系统的简介
• 2.1 无心磨削加工棒材的原理分析及发展趋势
• 2.1.1 无心磨削的原理分析及发展趋势
• 2.1.2 无心磨削加工棒材成圆机理的分析
• 2.2 在线测量系统概论
• 2.2.1 时域动态性能指标
• 2.2.2 频率域动态性能指标
• 2.2.3 频率域和时间域的关系
• 2.3 位移传感器选择
• 2.3.1 光栅尺工作原理
• 2.3.2 光栅在机械行业中的应用
• 2.4 基于PCB 棒无心磨削在线测量系统的可行性分析
• 2.5 总体方案设计
• 2.5.1 直径的测量方法
• 2.5.2 系统原理介绍
• 2.5.3 系统总体框架结构的设计
• 2.6 本章小结
• 第3章 PCB 钻头棒材直径自动在线检测装置机械部分设计
• 3.1 机械装置功用与结构综述
• 3.2 气缸的选择
• 3.3 轴承的选择及校核
• 3.3.1 直线轴承的选择及校核
• 3.3.2 深沟球轴承的选择与校核
• 3.4 支承轴的刚度与强度校核
• 3.5 本章小结
• 第4章 PCB 钻头棒材直径直径自动在线检测装置控制部分软硬件设计
• 4.1 控制部分主要硬件选择
• 4.1.1 光栅位移传感器选型
• 4.1.2 单片机选择
• 4.1.3 运动控制卡的选择
• 4.1.4 步进电机的选择
• 4.2 测量系统软件部分设计
• 4.2.1 软件设计语言介绍
• 4.2.3 单片机软设计
• 4.2.4 PC 机软件设计
• 4.3 仿真和运行结果
• 4.3.1 Proteus 软件简介
• 4.3.2 建立系统模型并仿真
• 4.3.3 PCB 棒材测量软件各部分功能介绍和运行结果
• 4.4 本章小结
• 结论及展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 测量程序主要代码清单