本文關(guān)鍵詞：加工中心ATC拔刀力檢測系統(tǒng)的研制與試驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：自動換刀系統(tǒng)作為加工中心的關(guān)鍵功能部件之一,其運行的穩(wěn)定性和可靠性對加工中心整機運行的穩(wěn)定性和可靠性有重要的影響。自動換刀系統(tǒng)在工作過程中要實現(xiàn)選刀、打刀、拔刀、換刀、插刀幾個關(guān)鍵動作,無論是加工中心的刀庫還是主軸都是通過彈性元件夾緊刀柄尾部的拉釘實現(xiàn)對刀具的夾持,這必然導致機械手在換刀的過程中產(chǎn)生拔刀力和插刀力,而拔刀力和插刀力的合理調(diào)整是自動換刀系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件。目前,國內(nèi)用于ATC拔刀力和插刀力的檢測裝置和檢測手段匱乏,造成加工中心在裝配和用戶使用過程中難以對ATC拔刀力和插刀力進行準確地檢測和調(diào)整,影響了機床運行的穩(wěn)定性和可靠性。本文研制開發(fā)了一套加工中心ATC拔刀力檢測系統(tǒng),該系統(tǒng)不僅可以用于加工中心裝配過程中精確調(diào)整刀庫和主軸對刀柄的夾持力,也可用于機床工作過程中對拔刀力和插刀力的在位檢測和調(diào)整,對提高加工中心自動換刀系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和可靠性具有重要意義。本文的主要研究內(nèi)容包括:(1)完成了拔刀力檢測系統(tǒng)硬件部分的研制。其中,檢測系統(tǒng)的機械部分是通過對原有刀柄的改造,在其上面加工出用于安裝拉壓力傳感器及檢測電路組件的空間;檢測系統(tǒng)的電路部分主要由電源模塊、拉壓力傳感器、信號調(diào)理模塊、程序輸入模塊、數(shù)據(jù)處理模塊(C8051F410單片機)、數(shù)據(jù)存儲模塊(含SD卡)、PCB電路板及開關(guān)等組成,并將這些組件封裝成一個整體內(nèi)置于加工后的刀柄中,用以實現(xiàn)對拔刀力的檢測。(2)開發(fā)了一套用于加工中心ATC拔刀力檢測的軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過匯編C語言編寫程序,采用Keil C51軟件平臺對程序進行了調(diào)試和仿真驗證,并將調(diào)試好的程序下載到單片機中,實現(xiàn)對拔刀力信號的采集和處理。(3)進行了加工中心ATC拔刀力檢測系統(tǒng)的試驗研究。試驗包括拔刀力檢測系統(tǒng)的驗證性試驗和應(yīng)用性試驗。其中,驗證性試驗采用逐漸添加砝碼的方式對檢測系統(tǒng)進行靜態(tài)加載,驗證了檢測系統(tǒng)的測量精度;應(yīng)用性試驗是將開發(fā)的檢測系統(tǒng)直接應(yīng)用到鏈式刀庫可靠性試驗臺上,對ATC的拔刀力和插刀力進行在位測量,驗證了檢測系統(tǒng)實際應(yīng)用的可行性。本文研制的加工中心ATC拔刀力檢測系統(tǒng)具有一定的工程應(yīng)用價值,填補了國內(nèi)缺乏加工中心ATC刀庫刀套的鋼球鎖緊力以及加工中心主軸拉刀力檢測工具的空白,同時也為實現(xiàn)對加工中心ATC的故障排除、故障監(jiān)測和故障預警提供了技術(shù)支持。
【關(guān)鍵詞】：加工中心 自動換刀系統(tǒng) 單片機 拔刀力 檢測系統(tǒng)
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題來源與背景10-11
• 1.1.1 課題來源10
• 1.1.2 研究背景10-11
• 1.2 課題研究目的與意義11-13
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.1 數(shù)控機床的發(fā)展現(xiàn)狀13
• 1.3.2 加工中心ATC的發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.3.3 數(shù)控機床可靠性研究現(xiàn)狀14
• 1.3.4 拔刀力檢測技術(shù)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 檢測系統(tǒng)總體方案16-30
• 2.1 檢測對象分析16-22
• 2.1.1 加工中心鏈式刀庫和主軸簡介17-19
• 2.1.2 鏈式刀庫換刀動作19-21
• 2.1.3 刀柄在刀庫刀套及主軸中的定位及夾緊21-22
• 2.2 檢測系統(tǒng)功能設(shè)計22-23
• 2.3 檢測系統(tǒng)機械方案設(shè)計23
• 2.4 檢測系統(tǒng)電路方案設(shè)計23-27
• 2.4.1 電路設(shè)計23-24
• 2.4.2 測力傳感器選型24-26
• 2.4.3 單片機芯片選型26-27
• 2.5 檢測系統(tǒng)試驗方案設(shè)計27-28
• 2.6 本章小結(jié)28-30
• 第3章 檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計30-46
• 3.1 檢測系統(tǒng)機械部分結(jié)構(gòu)設(shè)計30-32
• 3.1.1 上部改裝刀柄31
• 3.1.2 下部改裝刀柄31-32
• 3.2 檢測系統(tǒng)電路系統(tǒng)設(shè)計32-45
• 3.2.1 電源的選擇32-33
• 3.2.2 信號放大模塊33-35
• 3.2.3 單片機模塊電路35-39
• 3.2.4 偏置電壓模塊39-40
• 3.2.5 串口存儲模塊40-42
• 3.2.6 程序下載接口電路42-43
• 3.2.7 開關(guān)及電路板接口43
• 3.2.8 PCB板設(shè)計43-45
• 3.3 本章小結(jié)45-46
• 第4章 檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計46-62
• 4.1 系統(tǒng)配置47-51
• 4.1.1 系統(tǒng)時鐘配置47
• 4.1.2 電壓基準配置47-49
• 4.1.3 端口配置49-50
• 4.1.4 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器配置50
• 4.1.5 定時器配置50-51
• 4.2 模/數(shù)轉(zhuǎn)換51-52
• 4.3 數(shù)據(jù)處理52
• 4.4 數(shù)據(jù)串口傳送52-53
• 4.5 串口存儲模塊的配置53-55
• 4.6 單片機程序仿真及程序下載55-60
• 4.6.1 單片機程序仿真55-59
• 4.6.2 單片機程序下載59-60
• 4.7 本章小結(jié)60-62
• 第5章 檢測系統(tǒng)試驗研究62-72
• 5.1 加工中心ATC故障模式62-63
• 5.2 試驗數(shù)據(jù)處理及分析63-70
• 5.2.1 檢測系統(tǒng)的驗證性試驗63-66
• 5.2.2 加工中心ATC拔刀力檢測系統(tǒng)的應(yīng)用66-70
• 5.3 本章小結(jié)70-72
• 第6章 總結(jié)與展望72-74
• 參考文獻74-78
• 附錄Ⅰ78-80
• 附錄Ⅱ80-84
• 攻讀碩士期間所發(fā)表的論文和專利84-86
• 致謝86

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