磨床砂輪在線動平衡控制器的關鍵技術研究.pdf

1、磨床砂輪在工作過程中不可避免的會產生不平衡，這種不平衡會使砂輪乃至整個磨床產生振動，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和理論進行深入分析和研究的基礎上，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，并對其功能的實現和開發(fā)中應用到的關鍵技術進行了深入地研究。本文主要完成的研究工作有：
　　針對現有磨床砂輪在線動平衡控制器硬件上的落后以及關鍵技術自主研發(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計方案；并根據控制器的硬件系統以及所應用的關鍵技術，對控制器軟件系統的構成進行了

3、分析和研究，采用模塊化的設計思想，完成了軟件程序的設計，主要包括控制器配置的設置模塊、砂輪轉速測量模塊、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合的信號處理技術方案，即在硬件上采用基于自適應帶通濾波器的信號處理技術，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應用該動平衡控制器上，通過實驗驗證了該技術的準確性和可靠性。論文所提出的動平衡控制策略，經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用價值，同時本文所開發(fā)的控制器也具