（大学本科毕业论文机械工程设计与自动化专业）智能车刀刃磨机机械结构设计.docx

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1、智能车刀刃磨机机械结构设计田卫军(指点老师)【摘要】该论文次要研讨了车刀刃磨机的设计以及控制方法。次要阐述了车刀几何参数和刃磨参数之间的关系和求解方法，建立并描画车刀位姿调整的数学模型。论文阐述了车刀刃磨的数学模型，根据模型，求解了车刀的几何参数和刃磨参数之间的关系。由于车刀刃磨参数决定刃磨时车刀和砂轮间的角度调整。为了确定车刀刃磨机床参数，首先根据刀具刃磨时活动空间的分析，设计了完成方案，选取控制系统结构，根据刃磨运动方程控制角度，最终采用单片机对三台步进电机控制，从而控制机床产生相应的运动，完成车刀的各个面刃磨。【关键词】刃磨机位姿调整卸荷结构单片机控制Theinte11igentedge

2、mi11machineof1athetoo1isdeve1opedTianweijun(Guideteacher)AbstractThispaperismajortohavestudiedcontro1methodaswe11asthedesignoftheedgemi11machineof1athetoo1.Havediscussedmain1ythemathematicsbetweenthegeometryparameterandedgemi11parameterof1athetoo1thatconcernsandbegstountiemethodandestab1ishesanddesc

3、ribestheposeadjustmentof1athetoo1mode1.Thepapermathematicsthathasdiscussedtheedgemi11of1athetoo1mode1,accordingtomode1,begtohaveuntiedthere1ationbetweenedgemi11parameterandthegeometryparameterof1athetoo1.Becauseoftheedgemi11parameterof1athetoo1whendecidingedgemi11,theang1ebetween1athetoo1andemerywhe

4、e1isadjusted.Todeterminetheedgemi11parameterof1athetoo1ofmachinetoo1,firstaccordingtotheedgemi11ofcuttingtoo1theana1ysisofcampaignspace,havedesignedrea1izationscheme,se1ecttocontro1constructionofsystem,adopton1yf1atmachineeventua11yaccordingtoedgemi11sportequationcontro1ang1eas3wa1ksintogeneratorcon

5、tro1,socontro1machinetoo1toproducecorrespondingsport,rea1izeeverysurfaceof1athetoo1edgemi11.KeywordEdgemi11machinePoseadjustsUn1oad1otusstructureSing1e-chipmicrocontro1第一章绪论3 1 1.1本课题国内外研讨现状4 1.2 题的提出5 1.3 题次要研讨内容5 1.4 小结5第二章方案设计及论证5 2 .1方窠提出52.2方案论证8第三章方案实施91.1 数学模型建立91.2 机械部分设计14 3 2.1刃磨基本条件14 4 2

6、.2磨削力估算18 5 2.3机械结构设计20 6 2.4失电制动器选择22 7 2.5砂轮架升降机构设计253.3控制部分设计263.3.1控制方案设计263.3.2硬件电路设计263.3.3软件设计373.3.4驱动电源45第四章运用阐明书47第五章结论50致谢词51参考文献52附件1英文翻译2开题报告第一章结论1.1 本课题范畴国内外发展现状工欲善其事，必先利其器。刀具在切削加工中占有举足轻重的地位。在机械加工中，刀具的费用虽然仅为消费费用的2-5%,但它却对整个消费的效益有严重的影响。刀具是完成零件加工成形的次要工具，其功能和质量直接影响机械加工的加工质量、效率和成本。工业发达国家的经

7、验表明，选用高效的切削刀具，可以使消费成本降低10-20机随着古代化机械加工技术朝着高效率、高精度、高自动化、高柔性化以及网络化的方向发展，切削刀具也正朝着精密化、复杂化的方向发展。普通刀具制造和刃磨是采用普通的工具磨床进行加工，小批量的消费采用万能工具磨床，而大批量的刀具消费则采用公用的工具磨床，比如沟槽磨床、立铳刀磨床等。但是随着技术的不断发展，这种刀具的消费方式越来越不能顺应古代刀具技术发展的要求。次要表现：(1)一把刀具的消费需求几台机床，多次装夹，多次定位，不只工艺装备复杂，而且刀具的精度很难得以保证;(2)普通的工具磨床的运动控制才能有限,对于一些复杂的刀具只能采用近似的方法加工;

8、(3)万能工具磨床在加工才能和加工范围上，远远超过普通的工具磨床，但是依然不能顺应古代刀具的多种类、小批量、短周期要求。目前国外的工具磨床消费厂家均采用数控万能工具磨床和CNC磨削加工技术，这也是普通刀具和复杂刀具制造刃磨的次要途径和方法。国内车刀刃磨机械次要是在复杂刀具刃磨功能的基础上带有车刀的刃磨，台湾佳群机电公司是台湾专业CNC公用机床磨刀机消费厂家，JD-30A型第三代万能磨刀机配有刃磨车刀、钻头、铳刀的功能和安装。可以针对不同的加工设备和刀具对象，对刀具进行修磨。武汉机床厂消费的M6245车刀刃磨机，(如图IT所示)天津市北闸门口仪表机床厂刃磨机CDM32(如图1-2所示)。M624

9、5车刀刃磨机次要技术规格：最大车刀宽度45mm,最大车刀厚度45mm；砂轮架最大往复行程50mm砂轮架往复速度(无级变速)5-25mm/分，砂轮轴转速2100转/分，当用620Omm砂轮时砂轮线速度22米/秒，砂轮数量可装数量4,常用数量2；刀架纵向最大移动量550mm刀架横向最大移动量80mm,刀架微调范围20mm,微进给手轮一格移动量0.01mm,刀架在程度面内旋转角度360,刀架在纵向立体内旋转角度20刀架在横向立体内旋转角度20,虎钳钳口旋转角度90液压泵流量*压力2.5升/分*25公斤/厘米，系统工作压力8-10公斤/厘米，电动机主传动电动机15kw天津市北闸门口仪表机床厂刃磨机CD

10、M32技术参数:夹持刀具的最大截面尺寸3232mmoMainworktab1e1、工作台面积2、上下移动量3、左右移动量4、上下移动刻度盘每格移动量5、工作台绕程度轴旋转Motorofspind1e1、绕垂直轴旋转2、输入功率3、转速Vice-wordtab1e1、工作台面积2、工作台绕程度轴旋转Maintoo1ho1der1、前后移动量2、前后移动刻度盘每格移动量3、刀夹绕垂直轴旋转机床净重340170mm70mm70mm0.02mm30。+20。15550W2980r.p.m.276150mm-30o-+30o100mm0.02mm360o140kg图1-1图1-21.2 课题的提出随着我

11、国工业迅猛发展，企业的运营管理形式的改变，以前的师徒关系以不是很分明，企业对人的要求是技术工人上岗就要立即能上手操作，作为新的学徒和刚上岗的技术工人没有数年的工作经验，要想经过手工刃磨一把刀具则相当困难，得不到合理几何角度的刀具，势必影响到消费质量和效率。所以刀具的刃磨技术在降低成本、进步加工量中显得尤为重要。针对这种状况设计一种既经济又便于操作的刃磨机就显得尤为必要。本次设计就是为了处理消费当中企业和工人的实践成绩。首先对车刀的刃磨展开研讨，经过调研、分析、类比、论证。最终设计一种智能化、自动化的刃磨机械，以满足实践消费需求。1.3 课题次要研讨内容经过本次设计，首先，分析研讨车刀几何参数和

12、刃磨参数之间的关系和求解方法，建立并描画车刀位姿调整的数学模型。根据模型，求解车刀的几何参数和刃磨参数之间的关系。根据刀具刃磨时活动空间地位，分析刃磨运动控制角度，设计机械系统和控制系统，完成车刀的各个面刃磨，最终完成车刀刃磨机床全体设计。经过本次设计，一方面可以满足和处理消费当中的实践基本成绩，另一方面，也可以为我们研讨其他刀具的刃磨奠定理论基础，使刃磨机械最终构成系列化、市场化产品。1.4 本章小结经过本章的学习理解，我们初步理解了智能车道刃磨机的发展状况，以及它在机械加工中所占的重要作用。在21世纪古代化高速发展的今天，消费力决定一切，我们要创造消费力，进步消费效率。机械加工方面我们更应

13、该改善技术与消费力，对传统的加工刃磨技术进行改善与进步，使加工智能化自动化。第二章方案设计及论证我国工具行业，长期处在低程度数量型发展轨道，加上目前正处在国家深化改革，产业结构调整，客观和客观都形成我国的工具行业难以顺该当今飞速发展的市场变化。我国刀具制造同先进国家的差距进一步拉大。为了降低成本，进步刃磨质量和效率，尤为重要。车刀的刃磨就是最基础的。而长期以来车刀的刃磨，次要由车床工人用手工刃磨，凭目测控制刃磨角度，这种刃磨方式，刃磨的角度不太正确，效率也较低，所以开发高效可靠、功能弱小、成本低廉的经济型数控车刀刃磨机具有理想的经济意义和深远的社会意义。2.1 2.1方案提出【方案1】车刀刃磨

14、完成上也就是针对车刀的主后刀面、副后刀面、前刀面三个面进行磨削，从而保证六个基本角度。如图所示2T所示：A。主后刀面A0,副后刀面A前刀面Kr主偏角s刃倾角Yo前角O后角Kr,副偏角ao,副后角图2-1空间应该有三个自在度才能保证三个面和六个基本角度，而在我们常用的夹具里，万能虎钳就是最常见的能完成三个自在度的辅助夹具，所以我们可以自创，从而完成刃磨。工作原理：（1）后刀面的刃磨首先把车刀紧固在虎钳1上，将转体5绝对于底座6转动（绕Y轴线）一车刀的主偏角K“使刀刃与纵向进给方向平行，角度值可从刻度盘7读出，再将虎钳绝对于3转动（绕Z轴线）一车刀的轴向后角。角度值可从刻度盘2读出，此时，车刀的整

15、个后刀面都出于切削立体内，当万能虎钳随工作台作纵向往复直线运动时，即可刃磨出车刀的后刀面。副后刀面刃磨基本相反。（原理如图2-3所示）（2）前刀面的刃磨车刀在虎钳上紧固后，将转体5绝对于底座6转动（绕Y轴线），一车刀的主偏角Kr,角度值可从刻度盘7读出，将虎钳1绝对于转体3转动（绕Z轴线）一车刀的轴向前角，角度值可从刻度盘2读出。在将转体3绝对于转体5转动（绕X轴线）一刃倾角s,角度值可从刻度盘4读出（假如s=0,则不需转动转体3）,这样车刀的整个前刀面（经刃磨后的）都出于程度地位，当万能虎钳岁工作台作作纵向直线往复运动，即可刃磨前刀面。1一虎钳；2、4、7一刻度盘；3、5一转体；6底座图2-3【方案2】由于空间需求三个旋转自在度，才能保证三个面和六个基本角度，可以自创机器人的腕关节，完成刃磨。机器人执行机构即机器人本体，其臂部普通采用空间开链连杆机构，其中的运动副（转动副或移动副）常称为关节，关节个数通常即为机器人的自在度数。驱动安装是驱使执行机构运动的机构，按照控制系统发出的指令信号，借助于动力元件使机器