本文關鍵詞：專用數(shù)控銑床的研究設計

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【摘要】：普通立式銑床銑削一定角度的圓弧時效率低下，操作困難且互換性常常達不到要求，易造成廢品，不能滿足工廠大批量生產(chǎn)的需求。本文設計了并研制出了一種專用數(shù)控銑床，在保證一定加工精度的同時，實現(xiàn)了半自動化控制和雙主軸加工，極大地提高了生產(chǎn)效率。 本文首先介紹了專用數(shù)控銑床的加工工藝、坐標系和刀具補償算法。根據(jù)飛輪加工的要求，明確了加工過程及精度，設定了機床坐標系，包括機床原點、程序原點、工件坐標系等。由于銑削的特點，在主軸加工時考慮到刀具半徑，即刀補問題，專門設計了刀具補償算法，盡量減小主動誤差。 其次，對專用數(shù)控銑床的整體結構、主軸系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)分別進行了設計，建立了三維模型�？紤]到加工的效率，系統(tǒng)采用了雙主軸、雙工位的特殊設計，本質上區(qū)別于普通數(shù)控銑床。另外運用ANSYS有限元仿真軟件對主軸箱進行了模態(tài)分析，得到了主軸箱的固有頻率值和振型，驗證了結構設計的可行性。 再次，設計了一種基于ARM7微處理器和μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)的控制方案，即由微處理器向機床電機系統(tǒng)提供控制信息，控制銑刀的旋轉、工作臺的進給以及回轉工作臺的進給。檢測電路中采用接近開關傳感器和限位開關實時檢測各坐標運動情況并反饋到微處理器。另外，對專用數(shù)控銑床的控制系統(tǒng)軟件的流程進行了設計。 然后，為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，對設備的部分強電電路和電磁兼容性進行了設計。 最后，完成了專用數(shù)控銑床的樣機制造，包括嵌入式硬件平臺、軟件平臺、強電系統(tǒng)、主軸系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等的建立和安裝。并對整個銑床進行了現(xiàn)場調試，驗證了機床控制系統(tǒng)和結構設計的正確性和可行性。 專用數(shù)控銑床是一個高難度的機電一體化產(chǎn)品，涉及到眾多學科領域，包括機械設計技術，，電工電子技術，傳感器技術，信息處理技術，自動控制原理等。本課題研制的專用數(shù)控銑床，可以極大地提高一定角度圓弧的加工效率和精度，對于節(jié)省生產(chǎn)資源具有重要的意義。
【關鍵詞】：雙工位 刀具補償 ARM7 電磁兼容
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TG547
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 緒論9-13
• 1.1 組合機床概述9
• 1.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀9-11
• 1.3 課題研究背景及意義11
• 1.4 本篇論文的研究內容11-13
• 2 專用數(shù)控銑床的工作原理13-23
• 2.1 飛輪外圓圓弧加工工藝分析13-14
• 2.2 圓弧成形算法分析14-18
• 2.2.1 直角坐標系中的圓弧成形14-17
• 2.2.2 極坐標系中的圓弧成形17-18
• 2.2.3 圓弧成形坐標系選擇18
• 2.3 刀具補償算法18-19
• 2.3.1 刀具補償?shù)囊饬x18
• 2.3.2 刀具補償算法18-19
• 2.4 誤差分析及補償19-22
• 2.4.1 誤差來源19-20
• 2.4.2 消除誤差的方法20
• 2.4.3 齒隙補償20-21
• 2.4.4 螺距補償21-22
• 2.5 本章小結22-23
• 3 專用銑床機械結構設計23-39
• 3.1 機床設計的原則與要求23-24
• 3.2 專用數(shù)控銑床的總體布局24-25
• 3.3 主軸系統(tǒng)設計25-28
• 3.3.1 主軸轉速的確定25
• 3.3.2 切削力和切削功率的計算25-26
• 3.3.3 主軸系統(tǒng)結構設計26-28
• 3.4 專用銑床進給機構設計28-31
• 3.4.1 徑向進給機構（X 軸）28-29
• 3.4.2 回轉進給機構（C 軸）29-30
• 3.4.3 大工作臺轉位機構30-31
• 3.5 夾具設計31
• 3.6 輔助系統(tǒng)設計31-32
• 3.7 主軸箱的模態(tài)分析32-37
• 3.7.1 有限元法及 ANSYS 軟件介紹32-33
• 3.7.2 模態(tài)分析理論33-34
• 3.7.3 主軸箱的模態(tài)分析34-37
• 3.7.4 結果評價37
• 3.8 本章小結37-39
• 4 專用銑床控制系統(tǒng)的研究設計39-53
• 4.1 銑床控制系統(tǒng)概述39
• 4.2 控制系統(tǒng)硬件總體設計39-40
• 4.3 機床電氣電路設計40-45
• 4.3.1 步進電機的控制電路設計40-44
• 4.3.2 直流電機的控制電路設計44
• 4.3.3 三相交流異步電機的控制電路44-45
• 4.4 檢測電路設計45-46
• 4.4.1 有源濾波電路45-46
• 4.4.2 光電隔離電路46
• 4.5 控制電路設計46-48
• 4.5.1 電源電路46-47
• 4.5.2 復位電路47-48
• 4.5.3 時鐘振蕩電路48
• 4.6 軟件設計48-51
• 4.6.1 開發(fā)環(huán)境簡介48-49
• 4.6.2 加工程序流程設計49-51
• 4.7 本章小結51-53
• 5 電磁兼容設計及現(xiàn)場調試53-65
• 5.1 電磁兼容概述53-54
• 5.2 設備的電磁兼容設計54-59
• 5.2.1 濾波設計54-55
• 5.2.2 電源的電磁兼容設計55-56
• 5.2.3 提高設備抗耦合干擾的措施56-58
• 5.2.4 系統(tǒng)的接地設計58-59
• 5.3 現(xiàn)場調試59-63
• 5.3.1 樣機組成59-62
• 5.3.2 調試方法62
• 5.3.3 調試結果62-63
• 5.4 本章小結63-65
• 6 結論與展望65-67
• 致謝67-69
• 參考文獻69-73
• 附錄73
• A. 攻讀碩士學位期間所發(fā)表的論文73

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8 閆瑾 趙s

本文編號：518132