磨床砂輪在線動(dòng)平衡控制器的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、磨床砂輪在工作過(guò)程中不可避免的會(huì)產(chǎn)生不平衡，這種不平衡會(huì)使砂輪乃至整個(gè)磨床產(chǎn)生振動(dòng)，從而引起嚴(yán)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(dòng)會(huì)降低磨床的使用壽命，振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲也會(huì)使車間的環(huán)境惡化。尤其是作為機(jī)械零件精密加工主要方式的磨削加工，這種不平衡是絕對(duì)不允許的。然而手動(dòng)平衡的速度和效果已經(jīng)遠(yuǎn)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(dòng)平衡方法。因此，本課題在對(duì)

2、磨床砂輪在線動(dòng)平衡控制器的技術(shù)和理論進(jìn)行深入分析和研究的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了一款基于單片機(jī)C8051F060的磨床砂輪在線動(dòng)平衡控制器，并對(duì)其功能的實(shí)現(xiàn)和開(kāi)發(fā)中應(yīng)用到的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入地研究。本文主要完成的研究工作有：
　　針對(duì)現(xiàn)有磨床砂輪在線動(dòng)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(jī)的動(dòng)平衡控制器硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)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(duì)控制器軟件系統(tǒng)的構(gòu)成進(jìn)行了

3、分析和研究，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，完成了軟件程序的設(shè)計(jì)，主要包括控制器配置的設(shè)置模塊、砂輪轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊、信號(hào)處理模塊、控制策略模塊以及鍵盤顯示模塊。
　　為了準(zhǔn)確地獲取砂輪的振動(dòng)信號(hào)，以保證動(dòng)平衡控制器的平衡效果和可靠性，本文對(duì)砂輪不平衡量信號(hào)的特征進(jìn)行了深入的分析和研究，結(jié)合動(dòng)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(hào)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(hào)處理技術(shù)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行初步的處理；在軟件

4、上采用五點(diǎn)直線滑動(dòng)濾波和時(shí)域平均相結(jié)合的方法對(duì)信號(hào)做進(jìn)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(dòng)的幅值和相位。
　　針對(duì)目前磨床砂輪動(dòng)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(guò)對(duì)現(xiàn)有動(dòng)平衡控制策略的分析和研究，提出了改進(jìn)的逐步尋優(yōu)算法作為動(dòng)平衡控制算法。改進(jìn)后的逐步尋優(yōu)算法采用變步角的尋優(yōu)原理，對(duì)整個(gè)動(dòng)平衡過(guò)程進(jìn)行了細(xì)化，將動(dòng)平衡分為相位平衡和幅值平衡兩個(gè)階段，分別針對(duì)兩個(gè)階段的不同特點(diǎn)，合理的選擇最優(yōu)

5、的步角，有效的縮短了平衡時(shí)間，并提高了動(dòng)平衡的效果。
　　本文所研發(fā)的磨床砂輪在線動(dòng)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(cè)控性能。本文將所研究的信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用該動(dòng)平衡控制器上，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該技術(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性。論文所提出的動(dòng)平衡控制策略，經(jīng)過(guò)仿真測(cè)試驗(yàn)證了策略的正確性和可行性。本文的研究成果對(duì)于促進(jìn)磨削加工過(guò)程的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性來(lái)講，具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)本文所開(kāi)發(fā)的控制器也具