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变径旋风铣床控制方法研究

作　者: 陈林平
导　师: 孙兴伟
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 变径旋风铣削 刀盘进给 误差补偿 运动控制卡
分类号: TG547
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


旋风铣削在加工细长杆类工件方面,改变了传统车床加工效率低下的缺点。以其优异的加工性能,在加工变径工件方面得到了广泛的应用,但是在实际的生产中,由于在加工中刀具是固定的,随着加工工件的多元化和加工要求的多样化,普通的旋风铣床的不足之处就更加暴露,已经不能满足现代的加工需要了。本文针对旋风铣床存在的缺点,提出了数控变径旋风铣床的加工方案。本课题分析了各种光杆的加工方法,以固定刀具内旋风铣床为基础,分析了刀盘进给式旋风铣床的加工原理,在此基础上提出了变径旋风铣床的设计方案。本文通过对机床关键部分的机械方案和控制方案的分析,完成了刀盘进给部分的理论设计方案,通过使用阿基米德螺线平面螺纹实现了自动进刀。针对机床纵向跨度比较大,为了保证加工精度,在机床的纵向采用了位置检测装置实现精确控制,减小了在加工细长工件时的纵向定位误差和随动误差,实现了精确加工。对于数控变径旋风铣床自动进刀部分的实现方案,分析了运动控制卡的控制特点,采用电机的随动控制实现刀具进给,刀具的进刀和退刀是通过速度累加方法来实现的,确定了刀盘自动进刀部分的控制方案。对于刀盘自动进刀部分机械结构造成的加工误差,通过分析和研究运动控制卡的特点,提出了在刀盘进给方向上实现误差补偿的设计方案,即开发运动控制卡的螺距补偿功能实现误差补偿。通过对变径旋风铣床机械部分和控制部分的理论分析,确定了整个机床关键部分的控制方案,分析了运动控制卡在跟随控制方面的功能,全闭环控制和其他在机床控制方面的功能。通过对变径旋风铣床的控制方案的确定及机构方案的设计,为机床的研制和实现加工过程奠定了理论基础,使得变径旋风铣削加工成为可能。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-10
第一章 绪论  10-18
  1.1 数控技术发展的历史  10-11
  1.2 国外开放式数控系统发展  11-12
  1.3 国内开放式数控系统发展  12-14
  1.4 旋风铣削的国内外发展现状  14-16
  1.5 选题的意义  16
  1.6 课题的主要研究内容  16-18
第二章 开放式数控系统的体系结构  18-27
  2.1 开放体系结构的概念  18-19
  2.2 开放式数控系统体系结构的开放途径  19-20
  2.3 开放式CNC系统的需求分析  20-21
  2.4 基于PC的开放式数控系统的组成形式  21-22
  2.5 计算机在CNC系统中的作用  22-24
  2.6 运动控制器  24-26
    2.6.1 运动控制器的原理  24-25
    2.6.2 运动控制器的分类  25-26
  2.7 本章小结  26-27
第三章变径旋风铣削原理  27-34
  3.1 传统光杆加工方法  27-29
    3.1.1 采用跟刀架和中心架  27
    3.1.2 采用轴向拉夹法车削光杆  27-28
    3.1.3 采用反向切削法车削光杆  28
    3.1.4 采用双刀车削光杆  28-29
    3.1.5 采用磁力切削法车削光杆  29
  3.2 旋风铣削加工光杆  29-33
    3.2.1 旋风铣削原理  29-31
    3.2.2 旋风铣的应用  31-32
    3.2.3 旋风铣用于光杆加工  32
    3.2.4 刀盘进给式旋风铣削加工原理  32-33
  3.3 本章小结  33-34
第四章 变径旋风铣削的机械结构  34-39
  4.1 旋风铣削机床的布局  34-35
    4.1.1 机床总体布局的基本要求  34
    4.1.2 变径旋风铣削机床布局  34-35
  4.2 刀盘进给机构的设计  35-37
    4.2.1 刀盘进给机构的机理  35-36
    4.2.2 进给刀盘的结构设计  36-37
  4.3 本章小结  37-39
第五章 数控变径旋风铣床控制系统  39-57
  5.1 变径旋风铣床的系统硬件构成  39-41
  5.2 变径旋风铣削机床的纵向控制  41-45
    5.2.1 系统的控制原理  41
    5.2.2 控制的实现方法  41-43
    5.2.3 机床性能分析  43-45
  5.3 变径旋风铣床自动进刀系统的电子跟随技术  45-47
    5.3.1 电子跟随控制的控制方案确定  45-47
    5.3.2 运动控制卡上实现跟随控制  47
  5.4 进给机构的控制实现方式  47-48
  5.5 变径旋风铣床误差补偿技术  48-53
    5.5.1 速度前馈的误差补偿  48-52
    5.5.2 自动进刀系统的误差补偿方法  52-53
  5.6 运动控制卡的软件系统  53-55
    5.6.1 系统的控制软件  53-55
    5.6.2 运动控制卡信息流程  55
  5.7 本章小结  55-57
第六章 结论  57-58
参考文献  58-60
在学研究成果  60-61
致谢  61

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属切削加工及机床 > 铣削加工及铣床 > 程序控制铣床和数控铣床
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