磨床砂輪在線動平衡控制器的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、磨床砂輪在工作過程中不可避免的會產(chǎn)生不平衡，這種不平衡會使砂輪乃至整個磨床產(chǎn)生振動，從而引起嚴重的后果。最直接的影響就是被加工零件的質(zhì)量得不到保證，包括使零件的表面粗糙度增大、幾何精度下降等。其次磨床的振動會降低磨床的使用壽命，振動產(chǎn)生的噪聲也會使車間的環(huán)境惡化。尤其是作為機械零件精密加工主要方式的磨削加工，這種不平衡是絕對不允許的。然而手動平衡的速度和效果已經(jīng)遠不能滿足制造業(yè)發(fā)展的需求，亟待尋求更為有效的自動平衡方法。因此，本課題在對

2、磨床砂輪在線動平衡控制器的技術(shù)和理論進行深入分析和研究的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一款基于單片機C8051F060的磨床砂輪在線動平衡控制器，并對其功能的實現(xiàn)和開發(fā)中應(yīng)用到的關(guān)鍵技術(shù)進行了深入地研究。本文主要完成的研究工作有：
　　針對現(xiàn)有磨床砂輪在線動平衡控制器硬件上的落后以及關(guān)鍵技術(shù)自主研發(fā)方面的不足，提出了基于C8051F060單片機的動平衡控制器硬件平臺設(shè)計方案；并根據(jù)控制器的硬件系統(tǒng)以及所應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，對控制器軟件系統(tǒng)的構(gòu)成進行了

3、分析和研究，采用模塊化的設(shè)計思想，完成了軟件程序的設(shè)計，主要包括控制器配置的設(shè)置模塊、砂輪轉(zhuǎn)速測量模塊、信號處理模塊、控制策略模塊以及鍵盤顯示模塊。
　　為了準確地獲取砂輪的振動信號，以保證動平衡控制器的平衡效果和可靠性，本文對砂輪不平衡量信號的特征進行了深入的分析和研究，結(jié)合動平衡控制器的功能和工作環(huán)境的要求，提出了硬件和軟件相結(jié)合的信號處理技術(shù)方案，即在硬件上采用基于自適應(yīng)帶通濾波器的信號處理技術(shù)，對信號進行初步的處理；在軟件

4、上采用五點直線滑動濾波和時域平均相結(jié)合的方法對信號做進一步的處理，最后利用離散傅里葉變換的快速算法求出砂輪振動的幅值和相位。
　　針對目前磨床砂輪動平衡控制器普遍存在平衡效果差、平衡效率低的缺陷，本文通過對現(xiàn)有動平衡控制策略的分析和研究，提出了改進的逐步尋優(yōu)算法作為動平衡控制算法。改進后的逐步尋優(yōu)算法采用變步角的尋優(yōu)原理，對整個動平衡過程進行了細化，將動平衡分為相位平衡和幅值平衡兩個階段，分別針對兩個階段的不同特點，合理的選擇最優(yōu)

5、的步角，有效的縮短了平衡時間，并提高了動平衡的效果。
　　本文所研發(fā)的磨床砂輪在線動平衡控制器采用主流的電器元件，有效地改善了控制器的硬件功耗、提升了控制器的測控性能。本文將所研究的信號處理技術(shù)應(yīng)用該動平衡控制器上，通過實驗驗證了該技術(shù)的準確性和可靠性。論文所提出的動平衡控制策略，經(jīng)過仿真測試驗證了策略的正確性和可行性。本文的研究成果對于促進磨削加工過程的動態(tài)穩(wěn)定性來講，具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值，同時本文所開發(fā)的控制器也具