三棱形轴孔工件零位自动找正装置定位精度的研究

摘要

三棱形轴孔工件因其传动速度高、动力学性能好、承载能力大、传动扭矩大、传动时振动和噪声小等优点被广泛地应用在航空航天、船舶工业、军事工程等领域。作为一种精密传动部件，其加工过程是一个对精密度要求很高的工作。目前，三棱形轴孔零件多采用三棱形钻床进行粗加工，再由三棱磨床精加工。在三棱形轴孔工件精加工中，机床在数控系统的控制下，实现了工件切削加工过程的柔性自动化。而在对工件精加工前必须先对三棱形轴孔工件的加工零点进行找正，传统的手动找正方式会造成加工的辅助时间长、装夹效率低、装夹精度受人的技能高低和状态好坏的影响。为了克服手动找正的缺点，前期我们已经设计出基于AT89C52单片机和绝对式编码器为核心的零位偏差角度自动找正系统，取代传统的手动找正，以彻底实现工件找正的自动化。但前期设计的自动找正系统对零点的找正速度比较慢，稳定性较差，而且测量误差也比较大，与数控加工的高精度、高效率、高柔性、高自动化的特征不相适应。
　　 本文就是在原设计的基础上通过对系统硬件和软件的研究改进，以实现对工件加工零位快速精确的定位，从而减小角度测量误差，提高自动找正装置的精度和稳定性以及轴孔工件的加工精度。
　　 论文首先对前期现场测试的数据进行了分析，并根据系统的设计指导思想及要求，得出系统在工作中硬件和软件部分可能存在的误差，然后针对这些误差，对系统的硬件和软件部分分别制定了相应的改进与完善措施。硬件部分主要包括：主从单片机的重新选型设计、角度测量模块的优化设计、人机交互模块的完善以及硬件抗干扰设计。软件部分采用模块化结构进行设计，主要包括主程序的设计、主从单片机之间的通信、角度测量、数据处理以及无线通信模块的改进设计，最后对软件抗干扰技术进行了研究。
　　 经过对整个改进装置的现场实验、调试和对测试结果的分析，证明了三棱形轴孔工件零位自动找正装置各部分工作正常，系统运行稳定可靠，定位精度得到了明显的提高，实现了预期目标，具有广阔的应用前景。