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《機(jī)床靜剛度測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、第一章前言1.1靜剛度測(cè)試的研究現(xiàn)狀在外力的作用下，材料、構(gòu)件或結(jié)構(gòu)抵抗外力變形的能力，我們稱(chēng)之為剛度。材料剛度的衡量方式是產(chǎn)生單位變形時(shí)所需的外力值大小。材料的剛度取決于材料本身的彈性模量E和剪切模量G。而結(jié)構(gòu)的剛度是與其所組成的材料的剛度大小以及結(jié)構(gòu)的幾何形狀和邊界條件還有結(jié)構(gòu)所受的外力的作用形式有關(guān)[1]。靜剛度測(cè)量對(duì)工藝系統(tǒng)和制造業(yè)有著絕對(duì)的重要性，因此對(duì)于靜剛度測(cè)試系統(tǒng)的研究從來(lái)沒(méi)有間斷過(guò)。國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的測(cè)試方法是在機(jī)床上安裝了加載裝置后,再在床頭,床尾,床身和加力裝置上安裝千分表。在實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過(guò)加力裝置模擬刀具對(duì)車(chē)床施加切削力,再通過(guò)千分
2、表,讀出刀架、床頭、床尾的變形量。再通過(guò)實(shí)驗(yàn)前的標(biāo)定,就可以手工計(jì)算出剛度值。傳統(tǒng)方法中用的千分表測(cè)量,是機(jī)械式的,接觸式的,在測(cè)試過(guò)程中,千分表的反應(yīng)靈敏度不高,經(jīng)常性的出現(xiàn)滯后現(xiàn)象,因此測(cè)量的數(shù)據(jù)偏差非常大,而且需要手工計(jì)算靜剛度值和手工繪制曲線(xiàn),測(cè)量方法很落后,不適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展要求。因此計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)隨之產(chǎn)生。關(guān)于機(jī)床靜剛度的自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，曾經(jīng)有人研制過(guò)一種以單片機(jī)為核心的機(jī)床靜剛度測(cè)試系統(tǒng)。此測(cè)試系統(tǒng)只能通過(guò)LED動(dòng)態(tài)的顯示剛度值。實(shí)驗(yàn)完畢后，再用微型打印機(jī)輸出剛度曲線(xiàn)。這個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的適時(shí)性差，不夠直觀。1.2測(cè)試系統(tǒng)的研究現(xiàn)
3、狀測(cè)試技術(shù)是測(cè)量和試驗(yàn)技術(shù)的總稱(chēng)。隨著現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展和工程科學(xué)研究對(duì)測(cè)試及其相關(guān)技術(shù)的更大的需求，推動(dòng)了測(cè)試技術(shù)更加迅猛的發(fā)展，而迅速發(fā)展的現(xiàn)代物理學(xué)，信息科學(xué)，計(jì)算機(jī)科學(xué)，電子科學(xué)等為測(cè)試技術(shù)提供了知識(shí)和技術(shù)支持，從而促使測(cè)試技術(shù)得到極大的發(fā)展和應(yīng)用[2]。20世紀(jì)80年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)和通信技術(shù)飛速發(fā)展。計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳感器技術(shù)、通信技術(shù)相互結(jié)合，測(cè)試技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的關(guān)系發(fā)生了根本性的變化，計(jì)算機(jī)已成為現(xiàn)代測(cè)試和測(cè)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)。微處理器成為了測(cè)試系統(tǒng)的核心。各儀器之間通過(guò)適當(dāng)?shù)慕涌谟酶鞣N總線(xiàn)相連，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試。微處理器通過(guò)
4、軟件控制數(shù)據(jù)采集，多儀器組成的測(cè)試系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后將處理的結(jié)果存儲(chǔ)或打印、顯示輸出。隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，超大規(guī)模集成電路芯片（單片機(jī)）的發(fā)明，出現(xiàn)了智能化測(cè)量控制系統(tǒng)。即以單片機(jī)為主體將計(jì)算機(jī)技術(shù)與測(cè)量控制技術(shù)結(jié)合配以相關(guān)元器件組成的智能儀器。1.3機(jī)床靜剛度測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的目的和意義隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)機(jī)床向高精度和自動(dòng)化方向發(fā)展,機(jī)床的剛度已然成為了提高加工精度和加工穩(wěn)定性的重要因素。一臺(tái)機(jī)床的剛度數(shù)值能客觀的反映機(jī)床設(shè)計(jì)、工藝和裝配質(zhì)量的優(yōu)劣,同時(shí)也影響到零件的加工質(zhì)量。很多優(yōu)秀的技術(shù)工人在加工過(guò)程中，
5、常常為高精度產(chǎn)品不能達(dá)到準(zhǔn)確的精度而頭疼不已，而提高加工精度往往又要耗費(fèi)大量時(shí)間，影響加工效率。機(jī)床靜剛度測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)目的是分析機(jī)床受力變形對(duì)加工精度和生產(chǎn)效率的影響。機(jī)床的剛度反映了機(jī)床結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力，是衡量機(jī)床性能的重要依據(jù)。通過(guò)此次研究設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，不僅掌握有關(guān)剛度理論知識(shí)，而且這次的機(jī)械設(shè)計(jì)制造是光、機(jī)、電、自動(dòng)控制等多學(xué)科融合的一體化系統(tǒng)工程，能夠鍛煉分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力，為以后在實(shí)際工作中的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。總之，此次靜剛度測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)課題有著重要的作用和積極的意義。本次方案設(shè)計(jì)汲取了傳統(tǒng)剛度測(cè)試方法的優(yōu)點(diǎn),在機(jī)械制造的基
6、礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)今比較先進(jìn)的傳感技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和微機(jī)測(cè)試技術(shù),以VB軟件設(shè)計(jì)編輯出數(shù)據(jù)交流平臺(tái)，對(duì)機(jī)床靜剛度測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究,設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出更為高效、高精度的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)。第二章總體方案設(shè)計(jì)基本了解測(cè)試系統(tǒng)所需要的一些功能并且分析。機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)有機(jī)械本體，動(dòng)力單元，傳感檢測(cè)單元，執(zhí)行驅(qū)動(dòng)單元，控制與信息處理單元以及接口[3]。通過(guò)數(shù)學(xué)模型，簡(jiǎn)要的分析靜剛度測(cè)試的一些理論知識(shí)。初步設(shè)計(jì)測(cè)試系統(tǒng)的軟件部分和硬件部分，掌握大致框架。2.1測(cè)試系統(tǒng)功能(1).通過(guò)合理的硬件安裝，能夠采集到誤差較小的數(shù)據(jù)并能適時(shí)生成曲線(xiàn)；(2).通過(guò)VB軟件設(shè)計(jì)出友
7、好人機(jī)界面，并能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)加載和自動(dòng)加載兩種模式下，對(duì)機(jī)床靜剛度自動(dòng)適時(shí)測(cè)量。(3).通過(guò)數(shù)據(jù)報(bào)表實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)、比對(duì)并生成曲線(xiàn)和打?。?4).測(cè)試系統(tǒng)軟件應(yīng)有必要的詳細(xì)的注釋?zhuān)瑢?duì)于快速、簡(jiǎn)便的理解程序有著重要的幫助。2.2測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本原理只有選擇靈敏度高的傳感器和平穩(wěn)均勻的加載裝置進(jìn)行加載，才能精確測(cè)量力和位移的大小，。對(duì)此在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中選擇了電阻應(yīng)變片式壓力傳感器和電渦流位移傳感器進(jìn)行測(cè)量，測(cè)出信號(hào)分別通過(guò)儀表放大器和DGB-5A電感測(cè)微儀進(jìn)行信號(hào)處理，均勻加載裝置選擇了110BYG404型步進(jìn)電機(jī)。位移和壓力傳感器輸出的模擬信號(hào)通過(guò)A
8、/D轉(zhuǎn)換，輸出數(shù)字信號(hào)。由于測(cè)到的輸出信號(hào)較小，必須要進(jìn)行功率放大，而功放源為經(jīng)過(guò)電源板降壓、穩(wěn)壓、濾波處理的三相交流電，此時(shí)輸出的信號(hào)
