大型深孔智能加工机床自动定心测控系统研究与设计

发布时间：2017-04-23 04:02

  本文关键词：大型深孔智能加工机床自动定心测控系统研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：长径比大于10的大型深盲孔的加工一直是一个待解决的高难技术问题,其难点主要在于如何保证深盲孔的圆柱度、轴线的直线度、倾斜度(垂直度)等。本文围绕长径比大于12 (D=650mm,L=8000mm)的深盲孔加工这一难题,针对现有大型深盲孔加工机床主轴定位均采用卡尺测量或打表方法,导致定心不准确影响深盲孔加工质量的问题,在企业已经开发的现有自动定心调整机构即“基于四轴十字调心与球面调倾”全自动定心调整机构的基础上,提出了一种准确的大型深孔内腔智能检测方法,并开发了其测控软件。该全自动定心调整机构及开发的软件系统主要有两大功能：一、可对深盲孔的内腔表面的原始表面数据进行精确的测量和提取；二、在加工前主轴安装阶段可进行精确的自动定心调整。具体地,本文的主要工作及学术贡献如下：1.测控系统需求分析。从大型深孔内腔的加工工况出发,分析现有的大型深孔加工机床主轴定心技术不足,依据现有光机电在线测控技术,提出研发大型深孔加工机床主轴自动定心测控系统,并对系统进行了整体设计和需求分析。2.建立数学模型。根据大型深孔内腔曲面检测需求,分析不同采样策略的优劣,确定采用多截面采样策略。依据圆轮廓和圆柱轮廓的测量模型,根据深孔内腔轴线空间位置的算法,确定节点空间位置偏差量。根据节点调整原理,在现有的调整机构基础上设计出四轴十字调心方法,并运用球面调心与十字调整方式的结合,设计出主轴自动定心调整方法。3. 自动定心测控软件的开发。分析了测量传感器串口数据输出格式,设计了传感器串口数据接收单元。根据自动定心技术需求,对初始调整模块、数据采集模块、定心调整模块、报表生成模块进行分析和软件开发。4.仿真及验证。在虚拟测控技术基础上,运用开发自动定心测控软件对长达8000mm的大型深孔智能加工机床主轴进行了定心调整仿真实验,结果表明经过少许迭代调整即可使实现精确调整。并通过对大型深孔智能加工机床安装标定,进行现场测控实验,实验结果表明该自动定心技术能够准确实现主轴定心调整,其调心精度为0.01 mm/1000mm,倾斜度调整精度为0.0006。/1000mm。该自动定心测控为大型深盲孔加工技术实现提供实验及理论依据,对提高大型深盲孔加工质量具有重要现实意义。
【关键词】：在线测控 自动定心 数据采集 圆柱轮廓
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 课题来源14
• 1.2 课题研究背景14-17
• 1.3 国内外相关技术发展现状17-21
• 1.3.1 国外大型深盲孔加工技术研究现状17-19
• 1.3.2 国内大型深盲孔加工技术研究现状19-21
• 1.4 本文研究的主要内容21
• 1.5 文章组织结构21-22
• 第二章 自动定心测控系统需求分析22-30
• 2.1 测控系统总体设计22-27
• 2.2 测控系统功能需求27-28
• 2.2.1 数据采集功能需求分析27-28
• 2.2.2 数据处理功能需求分析28
• 2.2.3 3D模型建立需求分析28
• 2.2.4 运动控制需求分析28
• 2.2.5 系统设置需求分析28
• 2.2.6 通信协议需求分析28
• 2.3 系统非功能性需求28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 采样策略及数学模型30-47
• 3.1 自动定心测控系统采样策略30-32
• 3.2 深孔内腔圆柱轮廓测量模型32-39
• 3.2.1 圆轮廓最小二乘测量模型33-34
• 3.2.2 椭圆轮廓最小二乘测量模型34-36
• 3.2.3 圆柱轮廓最小二乘测量模型36-39
• 3.3 定心调整原理39-43
• 3.3.1 调心原理39-41
• 3.3.2 倾斜调整原理41-43
• 3.4 定心调整量计算43-45
• 3.5 本章小结45-47
• 第四章 系统开发与实现47-64
• 4.1 系统软件整体设计47-48
• 4.2 传感器串口数据输出软件设计48-52
• 4.2.1 激光位移传感器数据采集软件设计49-50
• 4.2.2 两轴倾角传感器数据采集软件设计50-51
• 4.2.3 角度编码器数据采集软件设计51-52
• 4.2.4 测力传感器数据采集软件设计52
• 4.3 数据采集模块软件设计52-54
• 4.4 数据处理模块软件设计54-55
• 4.5 定心调整模块软件设计55-63
• 4.5.1 初始安装调整软件设计56-57
• 4.5.2 自动定心调整软件设计57-63
• 4.6 本章小结63-64
• 第五章 系统仿真与实验64-79
• 5.1 检测仿真实验64-70
• 5.2 3D模型调整运动仿真实验70-72
• 5.3 加工现场实验72-78
• 5.3.1 调整机构性能测试72-73
• 5.3.2 传感器安装标定73-75
• 5.3.3 自动定心调整实验75-78
• 5.4 本章小结78-79
• 总结与展望79-81
• 参考文献81-84
• 攻读学位期间发表的论文84-86
• 致谢86

【参考文献】

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本文编号：321770