冷轧丝杠轧辊脉冲电化学光整加工及其控制系统的研究

论文摘要

丝杠是机械传动元件中的关键设备,是将螺旋运动转换为直线运动的传动部件。随着现代工业的发展,高速、大负荷、动载条件下工作的精密机器的不断出现,对丝杠特别是精密丝杠的高速性能、噪音、使用寿命提出了愈来愈高的要求。 本文针对丝杠加工新工艺—丝杠冷滚压工艺作了简要介绍,在丝杠滚压加工中,其关键零件—冷轧丝杠轧辊的精度与表面质量直接关系到所加工丝杠的质量,而传统的轧辊精加工方法（精密磨削、精密车削等）加工成本价高、效率低。本文在分析国内外螺纹轧辊加工工艺的基础上,结合课题组的研究,提出了一种新的光整加工方法。高精度的冷轧丝杠轧辊的制造将有利于滚压技术的推广,从而从根本上提高我国丝杠的性能,提高我国相关产品的质量和在国际市场的竞争力。 本文在课题组研究的基础上继续研究了脉冲电化学光整加工工艺,为了获得更好的轧辊表面质量,我们提出了应用微机控制的脉冲电化学光整加工轧辊成型面的新工艺,将数控技术引入非传统加工是以满足大规模现代化生产的需要是今后的一个重要的发展方向。在控制系统选用上,“PC+动控制卡”的方案随着PC的普及越来越多,将是运动控制系统一个主要的发展趋势。这种方案可充分利用计算机资源,用于运动过程、机械轨迹都比较复杂,而且柔性比较强的机器设备。 本文在进行大量基础实验的基础上,对脉冲电化学光整加工工艺进行了深入研究。首先,在对圆柱体表面进行光整加工实验的基础上,深入研究了脉冲电化学光整加工工艺特性,对脉冲电化学加工的电化学特性、流场特性、阳极溶解特性及其工艺特点等进行一些探索,并从宏观和微观两个方面对阳极表面（工件）整平原理进行了分析。其次,针对冷轧丝杠轧辊的结构特点,结合数控系统的优势,通过理论分析,提出了微机控制脉沖电化学光整加工方案,并设计了脉冲电化学光整加工轧辊型面的微机控制系统,在保证轧辊精度的前提下实现对轧辊表面的光整加工。 本文的工作说明基于微机控制的轧辊表面脉冲电化学光整加工工艺是可行的,不仅能满足轧辊加工精度的要求,还能提高轧辊的表面质量,而且工艺简单,易于实现自动化,具有良好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 丝杠滚压加工介绍
• 1.2.1 几种滚压方法介绍
• 1.2.2 冷轧丝杠轧辊制造工艺
• 1.3 轧辊表面光整加工的方法比较
• 1.4 我国光整加工存在的主要问题
• 1.5 脉冲电化学光整加工国内外研究与应用状况
• 1.5.1 脉冲电化学光整加工国外研究与应用状况
• 1.5.2 脉冲电化学光整加工国内研究状况
• 1.6 课题研究的主要内容及意义
• 1.6.1 课题研究的背景
• 1.6.2 选题的意义
• 1.6.3 研究内容和方法
• 2 脉冲电化学光整加工理论基础
• 2.1 脉冲电化学光整加工的基本原理
• 2.1.1 脉冲电化学光整加工的阳极宏观整平原理
• 2.1.2 脉冲电化学光整加工的阳极光亮（微观整平）原理
• 2.2 脉冲电化学光整加工基本特性
• 2.2.1 电化学特性
• 2.2.2 极化特性
• 2.2.3 电场特性
• 2.2.4 脉冲电化学光整加工的流场特性
• 2.3 本章小结
• 3 脉冲电化学光整加工基础工艺实验研究
• 3.1 实验条件
• 3.2 电解液浓度的影响
• 3.2.1 腐蚀试验
• 3.2.2 正交试验
• 3.3 电流密度的影响
• 3.3.1 电流密度对加工工件表面粗糙度的影响
• 3.3.2 电流密度对加工工件表面形貌的影响
• 3.4 加工间隙的影响
• 3.5 工具阴极和工件相对运动速度的影响
• 3.6 本章小结
• 4 冷轧丝杠轧辊表面脉冲电化学光整加工工艺系统研究与设计
• 4.1 应用实例
• 4.2 冷轧丝杠轧辊的脉冲电化学光整加工原理图
• 4.3 冷轧丝杠轧辊的脉冲电化学光整加工加工装置实施方法
• 4.4 阴极设计
• 4.5 工装的研制
• 4.6 结论
• 5 冷轧丝杠轧辊脉冲电化学光整加工控制系统的研究
• 5.1 计算机数控系统
• 5.1.1 控制系统硬件组成
• 5.1.2 步进电机运动控制卡的安装与设置
• 5.2 伺服系统
• 5.2.1 步进电机的选择
• 5.2.2 步进电机细分驱动器
• 5.2.3 伺服进给机构
• 5.2.4 光电传感器
• 5.3 脉冲电源
• 5.4 控制介质
• 5.4.1 软件系统的功能模块
• 5.4.2 系统初始化
• 5.4.3 参数设置模块
• 5.4.4 加工模块
• 5.4.5 程序设计中需要注意的安全问题
• 5.5 软件测试
• 5.6 本章小结
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢