机械5

摘要 冰上运动的发展对冰刀质量提出了更高的要求，可是冰刀的手工研磨自动化程度低，研磨质量和效率难以得到保证。在国内，本文首次将数控方法应用到冰刀研磨当中去。冰刀的数控研磨需满足设备便携、工艺简单、控制精确、研磨精度高等方面的要求。本文结合国家体育总局冬奥会攻关项目“便携式数控冰刀测量与研磨机的研制”，围绕上述要求进行了系统的深入研究，具体内容如下： 首先，冰刀数控研磨机的便携性主要体现在其设备本身的质量和体积上。本文针对影响冰刀研磨设备便携性的因素，提出了两点实现设备便携性的方法。确定了冰刀研磨机的总体布局和关键元部件的选取，冰刀采取立式，工作台采取卧式，尽量缩小设备的尺寸。PC机通过打印机接口直接连接冰刀研磨设备，实现PC机直接数控，从而去掉了传统数控设备中的工控机，以满足冰刀研磨机便携性的要求。 其次，本文分析了影响冰刀加工质量的因素。结合这些因素，制定了冰刀研磨的加工工艺。冰刀采取粗磨、精磨、抛光磨三级研磨，控制系统根据研磨总量自动生成研磨工艺。研究设计了冰刀研磨的专用砂轮，同时根据砂轮的磨损机理，提出了砂轮修整方法。 最后，在基于华中开放数控平台的基础上，开发了冰刀研磨的系统控制软件。设计了冰刀研磨砂轮的特殊运动方式采用CNC-PLC模拟量单元的数据及信号处理环节，用变频器来实现对砂轮主轴电机的控制从而保证砂轮以恒定的线速度进行研磨加工。将面向对象编程技术应用到冰刀的数控编程中，使数控编程变得简单易懂。系统软件提供了友好的人机界面，使人机交互变得容易，更适合于运动员操作使用，同时，系统还提供了加工在线仿真功能，使研磨加工过程变得形象而具体。 目录 摘要.............................................................................................................................1 ABSTRACT...................................................................................................................2 1绪论.............................................................................................................................3 1.1研究的背景、目的和现实意义.............................................................................3 1.2冰刀研磨技术概述.................................................................................................4 1.3国内外研究状况.....................................................................................................6 1.4主要内容.................................................................................................................6 2冰刀研磨机总体结构...............................................................................................8 2.1冰刀研磨机的主要指标.........................................................................................8 2.2冰刀研磨机的基本要求........................................................................................8 2.3冰刀研磨机总体布局............................................................................................8 2.4主要部件的设计和选择...................................................................................... 10 2.5磨削力的计算.....................................................................................................12 2.6冰刀的装夹技术.................................................................................................. 12 2.7本章小结.............................................................................................................. 15 3冰刀研磨的数控加工工艺.................................................................................... 16 3.1数控研磨的特点.................................................................................................. 16 3.2影响冰刀研磨质量的因素.................................................................................. 16 3.3磨料的选择.......................................................................................................... 18 3.4砂轮的结构........................................................................... ...............................19 3.5冰刀与砂轮位置关系............................................................................................19 3.6砂轮的修整.......................................................................................................... 20 3.7本章小结...............................................................................................................22 4冰刀研磨机控制系统方案.....................................................................................23 4.1系统的硬件结构.................................................................................................. 23 4.2研磨的运动控制分析.......................................................................................... 23 4.3砂轮恒线速度的控制.......................................................................................... 24 4.4本章小结................................................................................................................25 5冰刀研磨机机械结构的几何建模.........................................................................26 5.1 SOLID Edge软件简介.....................................................................................26 5.2冰刀研磨机机械结构实体建模过程...................................................................26 5.3本章小结............................................................................................................27 6总结与展望............................................................................................................. 32 7参考文献..................................................................................................................33