筆頭加工車床數(shù)控化改造研究.pdf

1、李克強(qiáng)總理提出的圓珠筆頭之問，推動(dòng)了中國制筆行業(yè)的發(fā)展。為了順應(yīng)行業(yè)發(fā)展，提高核心競爭力，廣大中小型制筆企業(yè)根據(jù)自身的基礎(chǔ)對筆頭加工車床進(jìn)行數(shù)控化改造，已經(jīng)成為一種趨勢。本文結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需要，通過機(jī)械改造和電氣、電子凸輪曲線與控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)筆頭加工車床的數(shù)控化改造，提高其加工精度保持性。
　　第一，在機(jī)械部分，通過分析筆頭加工車床的傳動(dòng)系統(tǒng)和加工過程，找出鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)瞬時(shí)傳動(dòng)比不能恒定和進(jìn)給凸輪在生產(chǎn)實(shí)際加工中的缺陷是導(dǎo)致

2、車床精度保持性下降的最主要原因，并在此基礎(chǔ)上提出“滾珠絲杠+伺服電機(jī)”驅(qū)動(dòng)大拖板實(shí)現(xiàn)進(jìn)給加工運(yùn)動(dòng)的方案。另外，通過計(jì)算選擇合理的滾珠絲杠和伺服電機(jī)，提高了進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)剛度、定位精度和快速響應(yīng)性。
　　第二，在電氣設(shè)計(jì)部分，根據(jù)選型要求選取運(yùn)動(dòng)控制器后，以其為控制核心，設(shè)計(jì)了電氣控制電路的總體結(jié)構(gòu)。根據(jù)調(diào)試過程中的撞刀問題，改進(jìn)了車床原電氣控制電路，實(shí)現(xiàn)了只有在主軸啟動(dòng)下，大拖板才能進(jìn)給加工運(yùn)動(dòng)。之后設(shè)計(jì)了端子板外接元件電氣原理圖

3、和電氣控制柜。
　　第三，在電子凸輪曲線規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí)，分別設(shè)計(jì)了三次多項(xiàng)式、五次多項(xiàng)式和七次多項(xiàng)式無量綱化后的凸輪曲線，通過分析上述三者凸輪曲線的無量綱特征值，選擇五次多項(xiàng)式設(shè)計(jì)電子凸輪曲線。根據(jù)無量綱化的定義，推導(dǎo)了跟隨情況下電子凸輪曲線無量綱化后的計(jì)算公式。結(jié)合進(jìn)給凸輪的分段情況，分段設(shè)計(jì)車床的無量綱五次多項(xiàng)式電子凸輪曲線，之后將車床每一段的電子凸輪曲線整合成一個(gè)周期內(nèi)真實(shí)的電子凸輪曲線，并進(jìn)行了Matlab仿真。根據(jù)電子凸輪

4、曲線位移圖，導(dǎo)出數(shù)據(jù)點(diǎn)表，為控制程序的設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。
　　第四，在控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，先介紹了OtoStudio可視化軟件開發(fā)平臺(tái)。以該軟件開發(fā)平臺(tái)為基礎(chǔ)，進(jìn)行了系統(tǒng)配置，實(shí)現(xiàn)各種軟件和硬件之間通信。之后，設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)軟件的總體架構(gòu)包括狀態(tài)監(jiān)測與運(yùn)動(dòng)控制模塊。軟件運(yùn)行時(shí)，這兩者并行循環(huán)執(zhí)行，循環(huán)周期為10ms。運(yùn)動(dòng)控制模塊主要分為6個(gè)子模塊:回零、手動(dòng)、生產(chǎn)、信息記錄、輸出/輸出和參數(shù)設(shè)置。在這里6個(gè)子模塊中，生產(chǎn)子模塊采用運(yùn)動(dòng)控