论文部分内容阅读
大力发展以数字化、自动化和信息化为特点的先进制造技术,已经得到了普遍的国际认同与响应,也是实现我国由制造大国转变为制造强国的必由之路。为此,结合上海市科学技术委员会科研计划项目“提升数字化设计制造平台的技术与服务能力建设”的实施,本文以实现轴套零件数字化无人值守加工为主旨,围绕自动加工子系统与自动上下料子系统的集成、零件加工误差的在线测量与补偿、刀具磨钝的自动识别等问题进行了以下研究:(1)研究了实现无人值守加工所需的自动加工子系统、自动上下料子系统的工作原理、实现方法以及子系统之间的集成技术。以此为基础制定了加工单元的系统集成方案,有效且可靠地实现了数控加工中心、机器人、工业相机、接触式测量装置及刀具磨损监测系统之间的集成。(2)基于接触式在线测量装置,编制了测量运动数控宏程序,并开发了相应的误差评定分析及补偿值计算软件。首先利用接触式测量系统实现了工件坐标系的自动调整以代替人工对刀操作,然后基于测量数据在上位机软件中实现了轴套零件的圆度和圆柱度评定。最后引入了PID算法计算零件加工误差补偿值,为此参考车削加工动力学模型,建立了PID参数优化目标函数,并利用遗传算法实现了PID参数的寻优。(3)分析了刀具的磨损过程以及磨钝标准,利用切削振动信号的均方值及走刀次数,制定了刀具磨钝的判定流程和规则。并且搭建了基于NI-c DAQ平台的切削振动信号采集系统,分析了传感器位置、特征信号以及判别阈值的选取问题。利用Labview开发了配套的刀具磨损监控软件,并通过实验验证了该系统在固定加工条件和切削参数下刀具磨损识别应用中的有效性。(4)通过轴套零件无人值守加工的实验,验证了本文提出的系统集成方案的正确性,以及该无人值守加工单元的稳定性和有效性。通过加工误差补偿实验,证明了利用PID算法计算补偿值在实际加工应用中的优越性。