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三棱形轴孔工件被广泛地应用在航空航天、船舶工业、军事工程等领域。作为一种精密传动部件,其加工过程是一个对精密度要求很高的工作。对三棱形工件零点的找正直接影响着工件精度和产品质量。传统的手动找正方法,存在着误差大、工件之间误差波动大、耗时等缺点。同时,该步骤对工人要求也比较高。本文针对目前手动找正中存在的问题,设计出三棱形轴孔工件零位自动找正装置,实现了对工件零位找正的自动化。该装置具有工件零位快速定位、误差小、稳定性好,操作简便等特点。
本文提出了自动找正的原理和方法。通过详细研究手动找正工件零位的方法,结合工件实际零点与理论零点偏移角度之间的关系,提出了基于阻尼单摆运动的自动找正原理;根据阻尼单摆运动摆幅衰减的特点,通过在摆动过程中进行等间隔抽样、比较和计算的方法来快速确定摆动中心线,并由此得出零点偏差角度。针对单摆中心线定位精度问题,本文提出了一种降低中心线定位误差的算法,在不增加计算量及计算复杂程度的基础上,提高定位精度,降低找正误差。该算法通过获得多组摆幅最大最小值,求其滑动平均值来确定中心线位置。
论文对自动找正装置的软硬件进行了设计,该装置以编码器为角度测量的核心器件,以两片AT89C51单片机为主处理器件,结合I2C总线存储器件,实现了对角度的编码、码制的转换和对偏差角度的计算。同时,利用无线通信模块实现自动找正装置与数控端PC之间数据的可靠传递。设计了自动找正装置在低电压时的保护报警电路。在软件部分,将自动找正装置的功能进行模块化定义,以此为基础对其进行了模块化的编程。着重设计了对偏差角度从测量到计算,最终得出偏差角度值的程序。设计了自动找正装置和数控端PC之间数据进行检错重发的协议,达到了传输过程中抗干扰的目的,提高了传输数据的可靠性。
经过对整个装置的实验和调试和对测试结果的分析,证明了三棱形轴孔工件零位自动找正装置整个系统结构设计合理,各部分工作正常,测得零点偏差角度的误差满足工件的工艺要求,无线传输稳定可靠。