本文關(guān)鍵詞：多面數(shù)控磨拋機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文的研究目的在于開(kāi)發(fā)一種石材多面數(shù)控磨拋機(jī)床,該數(shù)控磨拋機(jī)能夠在一次裝夾中完成除底面外的多面磨削和拋光,大大提高了設(shè)備加工效率和加工精度。本文通過(guò)調(diào)研國(guó)內(nèi)外石材加工機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀,結(jié)合廈門本地的實(shí)際需求,設(shè)計(jì)了磨拋機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu);搭建了以CMOS相機(jī)為核心的機(jī)器視覺(jué)硬件和軟件平臺(tái);以SMC6480控制器為基礎(chǔ),建立了磨拋機(jī)控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng),并開(kāi)發(fā)了數(shù)控系統(tǒng)的軟件平臺(tái);最后利用XL-80激光干涉儀對(duì)機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度,采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x研究了工藝參數(shù)對(duì)工件材料去除量的影響。本文的主要工作內(nèi)容如下:(1)通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外石材加工機(jī)床的調(diào)研,結(jié)合廈門本地的實(shí)際需求,設(shè)計(jì)了磨拋機(jī)的總體機(jī)械結(jié)構(gòu),磨拋機(jī)采用龍門式結(jié)構(gòu),在橫梁和立柱上均安裝有磨削模塊,磨削模塊包括磨削電主軸和和驅(qū)動(dòng)電主軸進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的氣缸。采用氣缸驅(qū)動(dòng)能實(shí)現(xiàn)工件與磨削電主軸的軟接觸,有效的保護(hù)電主軸,該模塊可在步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下沿著滑塊導(dǎo)軌進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng),完成對(duì)工件的磨拋加工。根據(jù)各軸的受力情況選取了合適的步進(jìn)電機(jī)、滑塊導(dǎo)軌和滾珠絲桿等主要傳動(dòng)部件;利用ANSYS軟件對(duì)磨拋機(jī)進(jìn)行了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析,分析結(jié)果可得床身的剛度滿足使用的要求。另外由于石材加工中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵,本文將磨頭和工件封閉在一個(gè)空間內(nèi),這種方法既能實(shí)現(xiàn)對(duì)滑塊導(dǎo)軌、軸承等傳動(dòng)件的保護(hù),又能防止磨削廢液四處飛濺,達(dá)到了良好的防水防塵效果。(2)采用基于機(jī)器視覺(jué)的方法,提取工件的表面輪廓并將邊緣輪廓的數(shù)據(jù)應(yīng)用于數(shù)控加工中。本文選定Mindvision公司的DLC-300CMOS相機(jī)和YX-0612鏡頭作為圖像獲取單元,搭建了機(jī)器視覺(jué)的硬件平臺(tái)。利用MATLAB軟件對(duì)相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定,對(duì)獲取到的圖像進(jìn)行灰度化、圖像濾波、圖像邊緣檢測(cè),再利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理,提取了光滑的圖像邊緣,并將圖像邊緣角點(diǎn)坐標(biāo)作為數(shù)控加工的起止點(diǎn)。(3)設(shè)計(jì)了磨拋機(jī)數(shù)控加工的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。本文中采用開(kāi)環(huán)控制,在自制的控制箱內(nèi)集成控制器、驅(qū)動(dòng)器、變頻器、串口轉(zhuǎn)模擬量輸出模塊、電磁閥等控制單元,采用SMC6480控制器對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電磁閥進(jìn)行控制,采用串口轉(zhuǎn)模擬量輸出模塊對(duì)變頻器進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)電主軸的調(diào)速。利用MFC設(shè)計(jì)了數(shù)控加工系統(tǒng)的軟件,將軟件分為手動(dòng)操作模式和自動(dòng)操作模式,手動(dòng)操作模式適用于機(jī)床調(diào)試,自動(dòng)操作模式適用于工件的自動(dòng)加工。根據(jù)不同的加工需求,自動(dòng)操作模式又可分為單面磨削、雙面磨削和三面磨削三種模式。(4)利用RENISHAW的XL-80激光干涉儀對(duì)磨拋機(jī)定位精度和重復(fù)定位精度進(jìn)行檢測(cè),然后在了解石材的材料去除機(jī)理的基礎(chǔ)上結(jié)合工廠的實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)和磨拋機(jī)本身的特性,采用CARL ZEISS的SPECTRUM三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x研究了磨盤型號(hào)、主軸轉(zhuǎn)數(shù)、磨削壓力等參數(shù)對(duì)工件材料去除量的影響。
【關(guān)鍵詞】：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)器視覺(jué) 數(shù)控系統(tǒng) 加工工藝 三坐標(biāo)測(cè)量
【學(xué)位授予單位】：廈門理工學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU63;TG596
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 第一章 引言11-17
• 1.1 石材磨拋加工設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀11-15
• 1.1.1 石材行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.1.2 石材磨拋設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.2 課題研究的目的和意義15-16
• 1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 第二章 數(shù)控磨拋機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與有限元分析17-41
• 2.1 總體方案的確定17-19
• 2.1.1 磨削形式的選擇17-18
• 2.1.2 總體布置形式和總體尺寸18-19
• 2.2 電主軸及其進(jìn)給裝置設(shè)計(jì)19-22
• 2.2.1 電主軸的選型19-20
• 2.2.2 氣缸的選型20-22
• 2.3 進(jìn)給傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)22-34
• 2.3.1 滑塊導(dǎo)軌的選型22-27
• 2.3.2 滾珠絲桿的選型27-31
• 2.3.3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型31-33
• 2.3.4 轉(zhuǎn)臺(tái)的選型33-34
• 2.4 床身的有限元分析34-38
• 2.4.1 靜態(tài)分析34-37
• 2.4.2 模態(tài)分析37-38
• 2.5 冷卻和防水防塵設(shè)計(jì)38-40
• 2.5.1 冷卻水泵選型38-39
• 2.5.2 防水防塵設(shè)計(jì)39-40
• 2.6 本章小結(jié)40-41
• 第三章 基于機(jī)器視覺(jué)的石材表面輪廓提取41-59
• 3.1 機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)41-44
• 3.2 工業(yè)相機(jī)標(biāo)定44-48
• 3.2.1 成像幾何模型44-46
• 3.2.2 相機(jī)的標(biāo)定46-48
• 3.3 輪廓提取48-57
• 3.3.1 圖像預(yù)處理48-51
• 3.3.2 圖像邊緣檢測(cè)51-55
• 3.3.3 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理55-57
• 3.4 石材尺寸的提取57-58
• 3.5 本章小結(jié)58-59
• 第四章 磨拋機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)59-72
• 4.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)59
• 4.2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)59-65
• 4.2.1 工控機(jī)60
• 4.2.2 步進(jìn)電機(jī)控制60-62
• 4.2.3 電主軸控制62-63
• 4.2.4 氣缸控制63-65
• 4.3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)65-70
• 4.4 本章小結(jié)70-72
• 第五章 磨拋機(jī)精度檢測(cè)及磨削試驗(yàn)研究72-83
• 5.1 磨拋機(jī)定位精度和重復(fù)定位精度檢測(cè)72-74
• 5.2 磨削原理74-77
• 5.2.1 壓痕斷裂力學(xué)模型74-76
• 5.2.2 切削加工模型76-77
• 5.3 工藝參數(shù)對(duì)材料去除率的影響77-81
• 5.4 本章小結(jié)81-83
• 第六章 總結(jié)與展望83-85
• 6.1 總結(jié)83-84
• 6.2 研究展望84-85
• 參考文獻(xiàn)85-89
• 致謝89-90
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷90

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本文編號(hào)：501324