数控凸轮轴磨床实验装置及数控加工过程控制的完善与研究

摘要

本论文所研究的内容是整个研究课题的一部分，为了保证研究内容的连续性、完整性和系统性，首先从当前数控凸轮轴磨床、凸轮轴磨削加工的国内外发展状况出发，结合具体的数控凸轮轴磨床的设计要求，简单介绍了以前所研究的内容，包括数控凸轮轴磨床的总体结构和数控系统的工作原理等内容。 在此基础上，通过对普通外圆磨床的改造，设计制造了一台数控凸轮轴磨床实验装置。从影响凸轮轮廓精度的要素出发，分析了C轴圆光栅的调整与PID的调节、CBN砂轮的修整、X轴定位精度及误差补偿、尾座液压卡紧、头架顶尖和尾座顶尖的同轴度等因素对加工质量造成的影响，并采取了相应的措施，进行了磨削实验，对加工结果进行检测，检测结果表明提高了加工质量。 对数控凸轮轴磨床的数控系统功能进行了完善与改进。修订了PLC程序，编写了一些常用机床用G代码和M代码，安装了变速键，并完成了Z轴的数控改造。研究了基于双端口：RAM的数据采集方式，并在磨削加工中采集了数据。 为了达到恒力磨削，本文还根据磨削非圆曲线的自调速模糊跟踪控制器理论，采用模糊模型推理的方法，获得加工速度来控制磨削力。进行了磨削力实验，将应用模糊调速磨削过程中的磨削力与采用恒角速磨削的磨削力相比较，结果表明，模糊调速起到了一定的效果。 作为课题阶段性的总结，本论文还对本数控凸轮轴磨床的数控系统软件进行了完善与改进，使其功能不断齐全。对前期工作进行中存在的问题进行了分析和总结，探讨了下一步研究的方向，为后续的工作提供了借鉴意义。

目录

文摘

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第1章 概述

1.1课题背景及来源

1.2国外数控凸轮轴磨床的发展现状

1.3国内数控凸轮轴磨床的发展现状

1.4课题内容

第2章 数控凸轮轴磨床总体方案及原理介绍

2.1机床的相关设计参数

2.1.1机床的加工参数及精度

2.1.2机床主要技术指标

2.2机床的总体结构及原理

2.2.1机床的总体结构

2.2.2机床主要零部件

2.2.3数控系统工作原理

2.3凸轮实际轮廓推导

2.3.1平底直动从动件机构凸轮实际轮廓计算公式

2.3.2滚子直动从动件机构凸轮实际轮廓计算公式

2.3.3 X-C轴联动数学模型

2.3.4磨削加工时C轴变速规律

第3章 影响加工精度的若干要素调整及加工实验

3.1 C轴圆光栅的调整与PID的调节

3.2 X轴定位精度与重复定位精度的测量及补偿

3.2.1测量设备及原理

3.2.2测量程序

3.2.3测量结果

3.2.4误差分析

3.2.5定位误差补偿

3.3 CBN砂轮修整

3.3.1 CBN砂轮修整的硬件装置

3.3.2 CBN砂轮修整装置的电路设计

3.3.3 CBN砂轮的修整工艺

3.3.4 CBN砂轮修整加工程序的编程

3.4机床顶尖定位精度的测量与分析

3.5尾座顶尖采用液压装置卡紧

3.5.1液压卡紧装置简介

3.5.2液压卡紧装置的测量

3.6两顶尖轴线与砂轮轴线平行度的调整

3.7头架顶尖和尾座两顶尖同轴度的分析

3.8加工实验及结论

第4章 数控凸轮轴磨床实验装置其它功能的开发完善

4.1机床辅助G代码、M代码的开发

4.2安装机床变速键

4.2.1 PMAC卡PLC编程中影子变量的应用

4.2.2变速原理及PLC编程

4.3 Z轴的数控改造

4.3.1 Z轴机械部分的改造

4.3.2 Z轴电气部分的安装与调试

第5章 数控凸轮轴磨床实验装置数据采集

5.1 PMAC数据读取的方式

5.2双端口RAM技术

5.3采用多媒体定时器及双端口RAM技术进行数据采集

5.3.1多媒体定时器技术

5.3.2程序编制

5.3.3单位的计算

5.3.4采集结果

5.3.5应用结果分析

5.4与多线程采集方法的比较

第6章 基于FuzzyTHCH软件的模糊调速

6.1磨削力与工件转速的关系简介

6.2模糊控制原理及其在磨削加工中的应用

6.2.1模糊控制原理简单介绍

6.2.2智能控制在磨削过程中应用遇到的困难

6.3模糊调速模型的提出及数学公式推导

6.3.1模糊调速模型的提出

6.3.2曲率公式的推导

6.3.3 FuzzyTECH软件介绍

6.4建立模糊调速模型

6.5模糊调速模型的使用

6.6磨削力实验

6.6.1磨削力测量系统的组成及安装

6.6.2磨削力采集实验方案

6.7磨削力采集结果及分析

第7章 结论与展望

7.1结论

7.2进一步研究的方向

致谢

参考文献

附录A ACC-34AA的PLC驱动程序

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果