大型深孔智能加工機(jī)床自動定心測控系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、長徑比大于10的大型深盲孔的加工一直是一個(gè)待解決的高難技術(shù)問題，其難點(diǎn)主要在于如何保證深盲孔的圓柱度、軸線的直線度、傾斜度（垂直度）等。本文圍繞長徑比大于12(D=650mm, L=8000mm)的深盲孔加工這一難題，針對現(xiàn)有大型深盲孔加工機(jī)床主軸定位均采用卡尺測量或打表方法，導(dǎo)致定心不準(zhǔn)確影響深盲孔加工質(zhì)量的問題，在企業(yè)已經(jīng)開發(fā)的現(xiàn)有自動定心調(diào)整機(jī)構(gòu)即“基于四軸十字調(diào)心與球面調(diào)傾”全自動定心調(diào)整機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了一種準(zhǔn)確的大型深孔內(nèi)

2、腔智能檢測方法，并開發(fā)了其測控軟件。該全自動定心調(diào)整機(jī)構(gòu)及開發(fā)的軟件系統(tǒng)主要有兩大功能:一、可對深盲孔的內(nèi)腔表面的原始表面數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的測量和提取;二、在加工前主軸安裝階段可進(jìn)行精確的自動定心調(diào)整。具體地，本文的主要工作及學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)如下:
　　1.測控系統(tǒng)需求分析。從大型深孔內(nèi)腔的加工工況出發(fā)，分析現(xiàn)有的大型深孔加工機(jī)床主軸定心技術(shù)不足，依據(jù)現(xiàn)有光機(jī)電在線測控技術(shù)，提出研發(fā)大型深孔加工機(jī)床主軸自動定心測控系統(tǒng)，并對系統(tǒng)進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)

3、和需求分析。
　　2.建立數(shù)學(xué)模型。根據(jù)大型深孔內(nèi)腔曲面檢測需求，分析不同采樣策略的優(yōu)劣，確定采用多截面采樣策略。依據(jù)圓輪廓和圓柱輪廓的測量模型，根據(jù)深孔內(nèi)腔軸線空間位置的算法，確定節(jié)點(diǎn)空間位置偏差量。根據(jù)節(jié)點(diǎn)調(diào)整原理，在現(xiàn)有的調(diào)整機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出四軸十字調(diào)心方法，并運(yùn)用球面調(diào)心與十字調(diào)整方式的結(jié)合，設(shè)計(jì)出主軸自動定心調(diào)整方法。
　　3.自動定心測控軟件的開發(fā)。分析了測量傳感器串口數(shù)據(jù)輸出格式，設(shè)計(jì)了傳感器串口數(shù)據(jù)接收單元。

4、根據(jù)自動定心技術(shù)需求，對初始調(diào)整模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、定心調(diào)整模塊、報(bào)表生成模塊進(jìn)行分析和軟件開發(fā)。
　　4.仿真及驗(yàn)證。在虛擬測控技術(shù)基礎(chǔ)上，運(yùn)用開發(fā)自動定心測控軟件對長達(dá)8000mm的大型深孔智能加工機(jī)床主軸進(jìn)行了定心調(diào)整仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明經(jīng)過少許迭代調(diào)整即可使實(shí)現(xiàn)精確調(diào)整。并通過對大型深孔智能加工機(jī)床安裝標(biāo)定，進(jìn)行現(xiàn)場測控實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該自動定心技術(shù)能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)主軸定心調(diào)整，其調(diào)心精度為0.01mm/1000mm，傾斜度調(diào)