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便携式数控冰刀研磨机的研制

王小江  
【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。①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。②PC 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,在基于华中开放式数控平台的基础上,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。


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