研磨运动轨迹在线检测系统设计

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1、目 录中文摘要及关键词 英文摘要及关键词 第一章 绪论11.1 课题的目的及意义11.2 磨技术的国内外发展趋势21.3 常用研磨机21.3.1 圆盘式研机21.3.2 转轴式研机21.3.3 磁力研磨机31.3.4 专用研磨机3第二章 总体方案设计42.1 平面研磨的运动条件及工作理42.1.1 研磨运动条件42.1.2 圆柱研磨原理42.2 平面研磨轨迹的分析52.2.1 研磨轨迹均匀性的研究方法52.2.2 单面研磨抛光52.2.3 双面研磨132.3 采用节圆方式对行星式研磨轨迹具体分析152.3.1 节圆及运动类型152.3.2 轨迹分析172.3.3 计算实例20第三章 系统硬件设

2、计203.1 单片机硬件系统及仿真223.1.1 单片机系统概述243.1.2 ADC0832 芯片及其接口263.1.3 LCD 显示电路设计27第四章 软件设计304.1 程序总述314.2 子程序314.2.1 A/D 转换子程序流程图324.2.2 LED 显示器显示子程序流程图32第五章 系统软件仿真33第六章 结论34参考文献34致谢44中文摘要及关键词摘 要：为了使被研磨表面获得极低的表面粗糙度值，研磨运动轨迹是决定性的重要因素。本文设计了一种检测系统可以对研磨运动轨迹进行在线检测。通过对研磨运动轨迹的分析然后将研磨运动轨迹的主要运动参数相对切削速度、研磨轨迹公切线转角以及其对时

3、间的变化率转化为数学公式，并对平面研磨机构多种运动方式的分析，以及研磨精度要求，并结合现有研磨机，对研磨运动轨迹的在线检测做了具体研究。针对以上问题,在 Proteus 软件环境下对研磨轨迹进行了动态仿真，对不同仿真条件下仿真的轨迹进行了分析，并对仿真结果进行了验证。关键词：研 磨 ，在 线 检 测 ，轨 迹 曲 线英文摘要及关键词Abstract：Be ground surface in order to get a low surface roughness value, grinding trajectory is the decisive factor. In this paper,

4、we design a test system can be on-line inspection on grinding trajectory. Through the analysis of the grinding trajectory and then grinding trajectory of the main motion parameters relative to construct common cutting speed, grinding trajectory Angle and its change rate of time into a mathematical f

5、ormula, and the analysis of plane grinding a variety of ways, and grinding accuracy requirement, and combined with the existing grinding machine, the grinding trajectory of the online detection of specific research. In Proteus software environment to solve these problems, grinding trajectory has car

6、ried on the dynamic simulation, simulation of different simulation conditions trajectory are analyzed, and the simulation results are verified.Keywords: Grinding ;On-line detection ;Path Curves研磨运动轨迹在线检测系统设计1 第一章 绪论1.1 选题的目的与意义随着机械行业的发展，越来越多地采用不锈钢，耐热钢，钛合金，以及陶瓷等各种难加工材料来制造零件，这对机械零件的加工精度和表面质量提出了更高的要求。研

7、磨技术作为机械加工技术中的重要技术之一，在机械加工中应用越来越广泛。我们通常所说的研磨技术其工作原理就是利 用 涂 敷 或 压 嵌 在 研 具 上 的 磨 料 颗粒 ， 通 过 研 具 与 工 件 在 一 定 压 力 下 的 相 对 运 动 对 加 工 表 面 进 行 的 精 整 加 工 ， 在加 工 时 将 被 磨 材 料 放 于 平 整 的 研 磨 盘 上 ， 研 磨 盘 逆 时 钟 转 动 ， 修 正 轮 带 动 工 件 自转 ， 重 力 加 压 或 其 它 方 式 对 工 件 施 压 ， 工 件 与 研 磨 盘 作 相 对 运 转 磨 擦 ， 来 达 到 研磨 抛 光 目 的 。 通

8、常 来 讲 ， 产 生 磨 削 作 用 的 磨 料 颗 粒 有 两 种 来 源 ， 一 种 来 自 于 不断 外 加 （ 常 称 为 游 离 磨 料 ） ； 另 一 种 方 法 是 将 磨 料 颗 粒 固 定 在 研 磨 盘 中 （ 常 称 为固 着 磨 料 ） ， 本 项 目 将 设 计 双 面 平 面 研 磨 机 构 ， 它 不 仅 解 决 了 传 统 研 磨 存 在 加工 效 率 低 、 加 工 成 本 高 、 加 工 精 度 和 加 工 质 量 不 稳 定 等 缺 点 ， 提 高 了 研 磨 技 术水 平 ， 保 证 研 磨 加 工 精 度 和 加 工 质 量 ， 而 且 还 显 著

9、降 低 加 工 成 本 ， 提 高 加 工 效率 ， 使 研 磨 技 术 进 一 步 实 用 化 。1.2 研磨技术国内外的研究状况及发展趋势当今时代，平面抛光机研磨技术已成为一种新技术发展的新潜能，新开发的研磨技术无论是从应用，成本，效率以及工作运输当中，都得到了很大的改善。该技术已经广泛应用到汽车、家电、IT 电子信息高技术领域和军用、民用工业。双面平面研磨机是在超精密磨削的基础上发展起来的一种磨削方法，主要用于加 工 两 平 行面 。由于研磨加工正向更高的加工精度发展,而且加工质量也正在不断提高,因此，研磨运动轨迹在线检测系统设计2 以后研磨几乎可以加工任何固态材料。一般来讲，研磨轨迹主

10、要有 4 种 1：（1）直线研磨运动轨迹。此种方法适用于台阶的狭长平面工件研磨，可获得较高的几何精度，但不易获得较小的表面粗糙度。 （2）摆动式直线研磨运动轨迹。可以获得较好的平直度。 （3）螺旋形研磨运动轨迹。主要用于圆片形或圆柱形工件端平面研磨，能获得较高的平面度和较小的表面粗糙度。 （4） “8”字形研磨运动轨迹。适用于平板类工件的修整和小平面工件的研磨，能使相互研磨的平面介质均匀接触，并且研具均匀地磨损。目前,国内外研磨加工主要还是采用散粒磨料在慢速研磨机上研磨。其特点是加工精度高、加工设备简单、投资少,但是加工精度不稳定、加工成本高、效率低。正是由于散粒磨料研磨存在一些不足,所以许多

11、学者在研究改进这种研磨加工技术 1。随着人们对产品性能的要求日益提高，研磨加工以其加工精度和加工质量高而越来越受到了人们的关注。因此,超精密研磨、抛光等技术的研究,今后将更引人注目。1.3 常用研磨机研磨是一种重要的精密、超精密加工技术，几乎适合于各种材料的加工，研磨加工可以得到很高的尺寸精度和形状精度，甚至可以达到加工精度的极限，早期的一些研磨机研磨装置简单，不需要大量复杂的机械并且不苛求设备的精度条件。作为超精加工的一种方法，研磨机主要用于研磨工件中的高精度平面、内外圆柱面、圆锥面、球面、螺纹面和其他型面。其主 要 类 型 有 圆 盘 式 研 磨 机 、 转 轴 式研 磨 机 、 磁 力

12、研 磨 机 和 各 种 专 用 研 磨 机 。研磨运动轨迹在线检测系统设计3 1.3.1 圆盘式研磨机 图 1.1 圆盘式研磨机这 种 研 磨 机 分 单 盘 和 双 盘 两 种 ， 以 双 盘 研 磨 机 应 用 最 为 普 通 2。 双 盘 研 磨机 见 图 1.1， 多 个 工 件 同 时 放 入 位 于 上 、 下 研 磨 盘 之 间 的 保 持 架 内 ， 保 持 架 和 工件 由 偏 心 或 行 星 机 构 带 动 作 平 面 平 行 运 动 。 下 研 磨 盘 旋 转 ， 与 之 平 行 的 上 研 磨 盘可 以 不 转 ， 或 与 下 研 磨 盘 反 向 旋 转 ， 并 可 上

13、 下 移 动 以 压 紧 工 件 （ 压 力 可 调 ） 。 此外 ， 上 研 磨 盘 还 可 随 摇 臂 绕 立 柱 转 动 一 角 度 ， 以 便 装 卸 工 件 。 双 盘 研 磨 机 主 要 用于 加 工 两 平 行 面 、 一 个 平 面 (需 增 加 压 紧 工 件 的 附 件 )、 外 圆 柱 面 和 球 面 （ 采 用带 V 形 槽 的 研 磨 盘 ） 等 。 加 工 外 圆 柱 面 时 ,因 工 件 既 要 滑 动 又 要 滚 动 ， 须 合 理 选择 保 持 架 孔 槽 型 式 和 排 列 角 度 。 单 盘 研 磨 机 只 有 一 个 下 研 磨 盘 ， 用 于 研 磨 工 件 的下 平 面 ， 可 使 形 状 和 尺 寸 各 异 的 工 件 同 盘 加 工 ， 研 磨 精 度 较 高 。 有 些 研 磨 机 还 带有 能 在 研 磨 过 程 中 自 动 校 正 研 磨 盘 的 机 构 。 1.3.2 转轴式研磨机 由 正 、 反 向 旋 转 的 主 轴 带 动 工 件 或 研 具 （ 可 调 式 研 磨 环 或 研 磨 棒 ） 旋 转 ， 结构 比