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蔡楷宾开题报告
毕业设计(论文)开题报告
题目:
机床主轴回转精度测试系统设计
学院:
机械工程学院
专业:
机械电子工程
学生姓名:
蔡楷宾学号:
200802170110
指导老师:
陈小异
2012年3月7日
文献综述
0引言
随着科学技术的发展,对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求,而且产品的更新换代也在加快,这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求,而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。
数控机床即微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体,是高度机电一体化的典型产品。
它本身又是机电一体化的重要组成成分,是现代化机床技术水平的重要标志。
数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流是衡量机械制造工艺水平的重要指标。
过去流行的测试与数据处理方法,是传统的捷克VUOSO双向测量法和美国LRL单向测量法。
前者适用于测试刀具回转型主轴径向误差运动,后者适用于测试工件回转型主轴径向误差运动。
两种方法都是在机床空载或模拟加工的条件下,通过对基准球(环)的测量,在示波器屏幕上显示出主轴回转而产生的圆图象。
将圆图象拍摄下来便可用圆度样板读取主轴径向误差运动数值。
这种测试方法虽然能够在试验现场显示图形,直观性强,便于监视机床的安装调试,但也存在一些不足,如基准钢球的形状误差会复映进去,不能反映切削受载状态,存在一定的原理误差等。
所以测量精度难以提高,实际应用受到一定限制。
机床主轴的回转性能直接影响被加工工件的形状精度和粗糙度,是工程界十分重视的一个问题,也是各种精密设备及大型、高速、重载设备制造的关键要素之一[1]。
在不同转速时,主轴的受力状态各不相同,受硬件条件的限制,传统的主轴误差测试方法在测量不同转速条件下的机床回转误差时,测量信号的分离和处理难度较大,如采用一般编程语言,不但编程复杂,难度和工作量较大,程序的移植性也不好labview是NI公司开发的、基于G语言的虚拟仪器开发工具。
该软件有效地实现了硬件设计和软件编程的分离,具有高的移植性。
Labview内建有丰富实用的数据分析模块,为用户快速构建自己的测试系统提供了良好的环境[2-4]。
机床主轴作为数控机床的核心,有着绝对的重要性。
机床株洲在国内外的药酒已经达到了前所未有的地步,机床主轴在加工中起着至关重要的作用,其制造精度直接影响到零件的加工质量。
所以在研究主轴是,对他的使用寿命、高速、高精度、低噪音、人性化、智能化、使用材料、各项维护管理等方面加大了研究力度,不断的提高主轴精度。
1主轴回转精度测试介绍
1.1主轴回转精度的定义
主轴在作转动运动时,在同一瞬间,主轴上线速度为零的点的联机,称为主轴在该瞬间的回转中心线,在理想状况下,主轴在每一瞬间的回转中心线的空间位置,相对于某一固定的参考系统(例如:
刀架、主轴箱体或工具机的工作台面)来说,应该是固定不变的。
但实际上,由于主轴的轴颈支承在轴承上,轴承又安装在主轴箱体孔内,主轴上还有齿轮或其它传动件,由于轴颈的不圆、轴承的缺陷、支承端面对轴颈中心线的不垂直,主轴的挠曲和工具机结构的共振等原因,主轴回转中心线的空间位置,在每一瞬时都是变动的。
把回转主轴的这些瞬间回转中心线的平均空间位置定义为主轴的理想回转中心线,而且与固定的参考座标系统联系在一起。
这样,主轴瞬间回转中心线的空间位置相对于理想中心线的空间位置的偏离就是回转主轴在该瞬间的误差运动。
这些瞬间误差运动的轨迹,就是回转主轴误差运动的轨迹。
主轴误差运动的范围,就是所谓的「主轴回转精度」。
由此可见,主轴的回转精度,说明回转主轴中心线空间位置的稳定性特点。
1.2主轴回转精度量测
1.2.1主轴回转误差运动的测量与研究目的
对主轴回转误差运动的测量和研究有两方面的目的:
(1).从设计、制造的角度出发,希望通过测量研究找出设计、制造因素与主轴误差运动的关系,及如何根据误差运动的特点,评定主轴系统的设计和制造质量,同时找出产生误差运动的主要原因,以便做进一步改善。
(2).从使用的角度出发,希望找出主轴运动与加工精度和表面粗糙度的关系,及如何根据误差运动的特点,预测出工具机在理想条件下所能加工出的工件几何与表面粗糙度,给选用工具机及设计工具机提出依据。
1.2.2主轴回转精度之测试方法
以标准试棒偏心安装,在径向固定两互相垂直的位移传感器,再轴向另安装一垂直方向的位移传感器,其信号经放大器输入示波器,测量旋转敏感方向的主轴误差运动。
2机床主轴的发展
2.1长寿主轴的发展
高速主轴在高速加工中起着只管至关重要的作用,其制造精度和加工性能直接影到零件的加工质量。
但是不合理的使用和维护则会加剧主轴的磨损,使得主轴的加工精度降低,使用寿命缩短。
高速加工中不合理的刀具选择、不合理的切削参数设置都将会造成主轴动不平衡的增加,产生主轴振动,严重影响主轴的寿命和加工精度。
怎么样才能把主轴的负荷情况实时的反应给机床的操作和工艺编程人员,从而制定出最合适的工艺路线和切削参数呢?
这是对高速主轴生产厂家提出的一个很现实的课题。
在机床珠主轴寿命的开发过程中,在瑞士米科朗公司尤为突出,他们凭借多年的株洲制造和铣削应用经验,开发了APS高级工艺控制系统。
米科朗在主轴中增加了振动简直模块,它将实时地记录每个程序在加工时主轴的震动量,并将数据传输给数控系统,工艺人员可通过数控系统显示的实时的振动变化来了解每个程序段中所给的切削参数的合理性,从而可以有针对性的优化加工程序。
2.2高速、高精度和低噪音主轴的发展
高速主轴系统,历来是数控机床高新技术之一。
随着工业技术的不断发展,多数机械制造及设备在不断的高速的、高精度、高智能化的领域发展。
高速主轴系统是最能适应上述高性能工况的数控机床核心部件
3虚拟仪器系统仪器的介绍
在现今的机械实验测试领域,传统的实验测试方式已无法适应信息社会的要求,无论是实验周期实验精度还是性价比,都越来越显示出其局限性虚拟仪器系统概念是对传统仪器概念的重大突破虚拟主要有两个方面的含义:
它的面板是虚拟的;它的测试功能是由软件编程来实现虚拟仪器与传统仪器的最大不同之处就在于应用的灵活性和功能的重构性上它的基本思想是利用计算机管理仪器,组织仪器系统,进而逐步代替仪器某些功能,如数据的采集、分析显示和存储等。
因此,利用虚拟仪器进行主轴回转误差实验的开发,灵活性强。
4总结
通过以上对主轴回转精度的测试和分析,可以看出主轴回转误差主要由主轴本身的制造误差引起,如我们进一步提高轴承和主轴的制造精度,便能大幅度提高主轴回转精度。
因此,要实现几十个纳米这样高的回转精度,并不是一件太困难的事,这也是气体润滑轴承的一个主要优点。
此外,就目前情况而言,对气体润滑轴承主轴回转精度的研究,本文采用的测试及分析方法,不失为一种简便可靠的方法。
参考文献
[1]黄长征.李圣怡.超精密车床主轴回转误差运动动态测试的数据采集[J].新技术新工艺,2004(8).
[2]HoganT,HeffernanD.Virtualtestreducessemiconductorproductdevelopmenttime[J].EngineerScienceandEducationJournal2001,10(3):
106-112.
[3]彭长征.虚拟仪器在设备状态监测和故障诊断中的应用[J].中国设备工程,2005(11):
41-42.
[4]黄长艺卢文样机械制造中的测试技术北京!
机械工业出版社,1981
[5]肖忠祥.数据采集原理[M].西安:
西北工业大学出版社,2001
[6]吴盛济,姚国兰.机械加工系统试验数据实时采集与处理[M].北京:
机械工业出版社,1990
[7]熊有伦.精密测量的数学方法[M].北京:
中国计量出版社,1989.
[8]王玉著.机械精度设计与检测技术[M]北京:
国防工业出版社,2005
[9]王启义.机床主轴支承对主轴系统静动态特性的影响[J],东北大学学报,1984
[10]王少蘅高速高精密主轴回转误差在线动平衡技术研究2006
[11]陈永当李少康圆度测量误差分离方法[期刊论文]-西安工业学院学报2000(12)
[12]伍良生.王永宾.周大帅基于LabVIEW的电主轴径向回转误差测量技术[期刊论文]-制造技术与机床2009(9)
开题报告
一.本课题的研究目的与意义
机床主轴部件用于安装刀具或工件,并提供主切削运动,其回转精度是机床精度的重要指标之一,决定了工件与刀具间相对运动的位置关系,因而影响工件的表面形状的几何精度。
随着对机床主轴回转精度要求的不断提高,需要采取更精确、便捷的测量方法,使测量结果更真实地反映出机床待加工零件的几何形状精度。
该课题的研究目的:
一是找出误差产生的原因,另一是找出误差对加工质量影响
的大小。
为此,不仅对主轴回转误差运动要能够进行定性分析,而且还要能够给出误差的具体数值。
该课题的研究意义:
对高速高精密主轴回转误差的实时动态高精度的测试,不仅可进行主轴工作精度的评定,也可进行主轴工作状态的监测及故障诊断,还可为机床主轴回转误差预测补偿控制提供重要的测试基础,该测试技术对超精密智能化机床的发展具有重要意义。
二、课题发展现状和前景展望
机床主轴回转精度的测试系统具有良好的综合技术经济特性,广泛应用于各类车床、铣床、刨床、磨床、和加工中心等领各种加工装备。
早期,我国所用的各种主轴基本不能对精度的测试有太大的进展。
近些年,由于主轴的加工精度降低的许多弊端以及主轴的寿命的缩短,国内现已慢慢开始了对主轴回转精度的测试系统的研制与开发,并成功应用于实践。
但由于该测试系统的造价昂贵,目前仍未能普遍使用。
但几年的实践经验表明该测试系统是适合于大型的钢铁厂,符合人们倡导的绿色工程,充分的节约了很多资源。
因此,该测试系统的出现会是很多加工厂家对主轴的保护更加的有信心,使机床的主轴避免了不必要的损坏。
三、课题主要内容和要求
1、课题主要内容
(1)对主轴旋转时误差信号的采集。
(2)了解回转主轴的运转状态并判断误差产生的原因。
(3)实现对误差数据的分析、处理
2、课题主要要求
(1)1.熟悉信号采集、信号处理的目的及意义;
(2)掌握MatLab(或LabVIEW)软件的使用及在信号采集、信号处理中的应用;
(3)3掌握数据采集硬件的原理、设计一个基于MatLab(或LabVIEW)数据采集系统;
(4)设计一个基于MatLab(或LabVIEW)数据处理系统以实现对采集数据的处理;
(5)撰写毕业设计说明书,完成全部研究工作和毕业论文。
四、研究方法、步骤和措施
1、查阅资料,翻译英文资料
查找设计所需的资料,资料的内容要有深度,要具有参考意义。
2、熟练掌握设计所需的内容
复习以前所学设计有关的专业知识,并熟练的运用到设计中去。
还要学习一些设计中所用到的其它方面的知识,如:
传感器的知识、数据采集的知识、测试技术等专业知识。
设计运用MatLab(或LabVIEW)软件实现对主轴回转的信号的实时采集,并经过MatLab(或LabVIEW)对采集的信号进行分析和处理。
3、设计内容
(1)掌握数据采集硬件的原理、设计一个基于MatLab(或LabVIEW)数据采集系统;
(2)设计一个基于MatLab(或LabVIEW)数据处理系统以实现对采集数据的处理;
4、具体设计步骤
(1).明确设计任务、熟悉设计课题、搜集有关资料;
(2)在熟悉课题要求的前提下,进入课题实施阶段,进行有关方面知识的准备、撰写开题报告;
(3)根据课题要求熟悉有关软件的使用;
(4)进行数据采集系统的设计;
(5)进行信号处理系统的设计;
(6)编写毕业设计说明书并打印;
(7)程序文件的整理、存储介质的制作、准备答辩;
(8)毕业设计答辩。
毕业设计(论文)开题报告
指导教师意见:
1.对“文献综述”的评语:
2.对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计(论文)结果的预测:
指导老师:
年月日
所在专业审查意见:
负责人:
年月日
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