砂轮廓形修整的自动编程系统开发(附件)【字数：14937】
摘 要摘 要随着时代的发展，对砂轮廓形在线修整的呼声日益增高。普通磨料砂轮修整主要采用车削法、滚压法、磨削法，普遍使用手动修整廓形，其效率低下，不能很好地满足市场需求。随着加工生产的发展，不难发现数控加工程序的编写是目前国内生产加工厂家普遍的难题之一。计算机辅助编程就能够很好地解决这个问题。编程人员只要输入部分零件设备的关键数据，就可完成相应的数控程序的编制。它所具备的优点有编程速度快，循环时间短，修改便利，使用容易等，其线型越复杂优势相对于一般的加工就越明显，它将极大的程度上降低砂轮轮廓数控编程的一系列难度，减少数控编程人员的工作量。因此本课题将计算砂轮廓形和生成数控程序、更新等一系列过程集中于计算机中完成。利用matlab编程分析砂轮修整的路径和一些工艺参数选择的问题，在GUI界面中输入基本的参数，便可生成砂轮修整的路径，再进行砂轮修整程序的编写，使得砂轮修整的应用更加地便利普遍。同时，计算机端必须能够记录每次加工过程中或前一次加工的状态，避免突然断电，数据丢失，从而带来接下来加工中的不便。该系统集以上各种功能于一体，大部分工作由计算机端自动完成，真正地实现了加工过程的自动化。关键词数控加工；计算机辅助编程；matlab；自动化
目 录
第一章 绪论 11
1.1 选题背景 11
1.2 研究目的和意义 11
1.3 国内外研究现状 12
1.4本章小结 15
第二章 螺杆转子的工作原理及建模 16
2.1 螺杆转子的工作原理 16
2.2 阴、阳转子的二维、三维建模 18
2.3本章小结 23
第三章螺杆转子型线向砂轮型线的求解 24
3.1 螺杆转子磨削的几何成形理论 24
3.1.1 螺杆转子的共轭型线模型 24
3.1.2 螺杆转子与砂轮的形位关系模型 26
3.2 砂轮型线的求解 27
3.2.1 螺杆转子螺旋面与砂轮回转面接触条件式方程 27
3.2.2 螺杆转子端面型线共轭砂轮廓形 29
3.2.3 基于累加弦长参数样条函数的离散点一阶导数求解 30
3.3砂轮廓形生成程序的编写 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
32
3.4 语言环境 33
3.5 程序 34
3.6 本章小结 36
第四章 砂轮修整的自动编程软件开发 38
4.1 MATLAB中UI界面部分控件的使用 38
4.1.1 UI界面 38
4.1.2：界面简介 38
4.2 软件界面设计 40
4.2.1程序思路 40
4.2.2 软件设计 41
4.3 砂轮修整的部分程序 43
4.4本章小结 44
结论与展望 45
致 谢 46
参考文献 47
第一章 绪论
1.1 选题背景
螺杆压缩机发明于20世纪30年代，它主要有以下几个特点：1.构造结构十分简洁；2.可以应用的范围广；3.操作方式便捷易掌握；4.运转稳定可靠。随着时代的发展，基础理论知识有了突破。人们在螺杆压缩机的基础上进行进一步的研发改进—改造其转子型线，并将其与专用转子加工设备相结合，最大程度的发挥了螺杆压缩机本身所带有的优点。从此，它被逐渐推广，在涉及工业生产的各个领域都能见到它的身影，无论是医疗、化工还是食品无一例外[1]。在以前，螺杆压缩机的设计方式主要是通过对问题作出一系列的假设，然后获得近似公式，最后在此基础上进行计算。这样的设计方式有很大的弊端，首先是计算运行的周期长，其次是计算的准确度不高，因为很可能作出错误的假设，最后是因为成本高昂，这种设计方法不能一次准确的得出参数，要造出样机然后一遍遍的实验。这种设计方法不仅延长了新产品的交付时间，而且其产品稳定性差，一定程度上削弱了产品的市场竞争力。转子型线是任何螺杆式压缩机中最重要的部件，因为螺杆压缩机的优劣便取决于转子型线。世界上知名的螺杆压缩机制造厂商，都在不断地追求着新一轮转子型线的研发，这样的追求可以使本公司的产品在众多公司中脱颖而出，同时可以使自己的公司不断地发展壮大起来。
砂轮修整的含义是：砂轮在经过一段时间的工作之后，外形、轮廓、粗糙度都会发生较大的变化，这时便需要进行相应的改善，使砂轮能够继续正常工作[2]。用修整工具调整砂轮以恢复其磨削表面的性能，这是为了提高磨削效率，确保磨削质量是不可或缺的一部分。由于工件表面复杂多样，难以描述清晰，使得砂轮修整成型技术成为磨削过程中的关键。砂轮修整通常有车削法、成型金刚石砂轮修整法和砂轮研磨抛光法。数控砂轮修整作为新的砂轮修整方式，具有精度高、效率高、灵活性高，适用于复杂的生产线等一系列优点，在各种高档数控螺纹磨床中的使用越来越广泛。
1.2 研究目的和意义
出于应用的不同目的，很多时候螺杆转子轮廓需要复杂多样，螺旋面的成型机构不同，对螺杆的加工制造造成很大困难。国内螺杆转子加工技术相对落后（一般采用铣削、车削成型），除了少数厂家会购买国外先进的数控螺杆转子磨床外，绝大多数厂家都没有研磨螺杆转子加工，导致螺杆转子的表面粗糙度高，线型精度低，极大地影响相关产品的质量[3]。于是，为了提高国内高端数控机床的制造水准，同时为了适应市场所需，打破复杂高精度齿形螺杆转子磨削领域的垄断市场，我们需要对复杂的螺旋面加工技术和设备制造深入学习。螺杆转子市场需求是非常大的，但其主要制造的设备一直只有少数外国公司提供，中国基本完全依赖于进口。目前的成型轮修整技术有一些局限性，新的修整器材、修整技术的发展趋势应集高精度、高效率、高灵活性和自动化于一身。
（1）开展实用性高、花费低、精度高的修整技术开发。目前以金属为主的金刚石砂轮修整方法多多少少具有较高的打磨成本、效率低、设备复杂、操作难度高等局限。因此开发成本低、效率高、适应度高的砂轮修整技术已成为紧迫事项；
（2）开发完成在线测试，对砂轮修整质量评估，使用电脑完成修整的整个过程，开发测试、加工、质量评估、控制修整系统；
（3）采取自我适应的控制技术，以及专家系统技术来实现在线砂轮的修整。Matlab编程为砂轮修整技术的完成提供了坚实的技术基础。
砂轮修整是实现精密化和复杂化的表面磨削、高速度高效率磨削成型的重要因素[4]。成型砂轮修整的方法有多种不一样的特点。开发成本低、效率高、适应度广，工业上的生产制造应用程度高的修整方法是砂轮修整技术的关键的研究方向。本课题的最终目的是将研究得到的结论应用于实际加工，根据用户的要求分析处理螺杆转子的精度，再进行阴阳砂轮的编程，这对于提高国内高端数控机床和基础制造设备行业水平，打破国产螺杆转子修整方法和设备落后的现状具有深远的现实意义[5]。
目 录
第一章 绪论 11
1.1 选题背景 11
1.2 研究目的和意义 11
1.3 国内外研究现状 12
1.4本章小结 15
第二章 螺杆转子的工作原理及建模 16
2.1 螺杆转子的工作原理 16
2.2 阴、阳转子的二维、三维建模 18
2.3本章小结 23
第三章螺杆转子型线向砂轮型线的求解 24
3.1 螺杆转子磨削的几何成形理论 24
3.1.1 螺杆转子的共轭型线模型 24
3.1.2 螺杆转子与砂轮的形位关系模型 26
3.2 砂轮型线的求解 27
3.2.1 螺杆转子螺旋面与砂轮回转面接触条件式方程 27
3.2.2 螺杆转子端面型线共轭砂轮廓形 29
3.2.3 基于累加弦长参数样条函数的离散点一阶导数求解 30
3.3砂轮廓形生成程序的编写 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
32
3.4 语言环境 33
3.5 程序 34
3.6 本章小结 36
第四章 砂轮修整的自动编程软件开发 38
4.1 MATLAB中UI界面部分控件的使用 38
4.1.1 UI界面 38
4.1.2：界面简介 38
4.2 软件界面设计 40
4.2.1程序思路 40
4.2.2 软件设计 41
4.3 砂轮修整的部分程序 43
4.4本章小结 44
结论与展望 45
致 谢 46
参考文献 47
第一章 绪论
1.1 选题背景
螺杆压缩机发明于20世纪30年代，它主要有以下几个特点：1.构造结构十分简洁；2.可以应用的范围广；3.操作方式便捷易掌握；4.运转稳定可靠。随着时代的发展，基础理论知识有了突破。人们在螺杆压缩机的基础上进行进一步的研发改进—改造其转子型线，并将其与专用转子加工设备相结合，最大程度的发挥了螺杆压缩机本身所带有的优点。从此，它被逐渐推广，在涉及工业生产的各个领域都能见到它的身影，无论是医疗、化工还是食品无一例外[1]。在以前，螺杆压缩机的设计方式主要是通过对问题作出一系列的假设，然后获得近似公式，最后在此基础上进行计算。这样的设计方式有很大的弊端，首先是计算运行的周期长，其次是计算的准确度不高，因为很可能作出错误的假设，最后是因为成本高昂，这种设计方法不能一次准确的得出参数，要造出样机然后一遍遍的实验。这种设计方法不仅延长了新产品的交付时间，而且其产品稳定性差，一定程度上削弱了产品的市场竞争力。转子型线是任何螺杆式压缩机中最重要的部件，因为螺杆压缩机的优劣便取决于转子型线。世界上知名的螺杆压缩机制造厂商，都在不断地追求着新一轮转子型线的研发，这样的追求可以使本公司的产品在众多公司中脱颖而出，同时可以使自己的公司不断地发展壮大起来。
砂轮修整的含义是：砂轮在经过一段时间的工作之后，外形、轮廓、粗糙度都会发生较大的变化，这时便需要进行相应的改善，使砂轮能够继续正常工作[2]。用修整工具调整砂轮以恢复其磨削表面的性能，这是为了提高磨削效率，确保磨削质量是不可或缺的一部分。由于工件表面复杂多样，难以描述清晰，使得砂轮修整成型技术成为磨削过程中的关键。砂轮修整通常有车削法、成型金刚石砂轮修整法和砂轮研磨抛光法。数控砂轮修整作为新的砂轮修整方式，具有精度高、效率高、灵活性高，适用于复杂的生产线等一系列优点，在各种高档数控螺纹磨床中的使用越来越广泛。
1.2 研究目的和意义
出于应用的不同目的，很多时候螺杆转子轮廓需要复杂多样，螺旋面的成型机构不同，对螺杆的加工制造造成很大困难。国内螺杆转子加工技术相对落后（一般采用铣削、车削成型），除了少数厂家会购买国外先进的数控螺杆转子磨床外，绝大多数厂家都没有研磨螺杆转子加工，导致螺杆转子的表面粗糙度高，线型精度低，极大地影响相关产品的质量[3]。于是，为了提高国内高端数控机床的制造水准，同时为了适应市场所需，打破复杂高精度齿形螺杆转子磨削领域的垄断市场，我们需要对复杂的螺旋面加工技术和设备制造深入学习。螺杆转子市场需求是非常大的，但其主要制造的设备一直只有少数外国公司提供，中国基本完全依赖于进口。目前的成型轮修整技术有一些局限性，新的修整器材、修整技术的发展趋势应集高精度、高效率、高灵活性和自动化于一身。
（1）开展实用性高、花费低、精度高的修整技术开发。目前以金属为主的金刚石砂轮修整方法多多少少具有较高的打磨成本、效率低、设备复杂、操作难度高等局限。因此开发成本低、效率高、适应度高的砂轮修整技术已成为紧迫事项；
（2）开发完成在线测试，对砂轮修整质量评估，使用电脑完成修整的整个过程，开发测试、加工、质量评估、控制修整系统；
（3）采取自我适应的控制技术，以及专家系统技术来实现在线砂轮的修整。Matlab编程为砂轮修整技术的完成提供了坚实的技术基础。
砂轮修整是实现精密化和复杂化的表面磨削、高速度高效率磨削成型的重要因素[4]。成型砂轮修整的方法有多种不一样的特点。开发成本低、效率高、适应度广，工业上的生产制造应用程度高的修整方法是砂轮修整技术的关键的研究方向。本课题的最终目的是将研究得到的结论应用于实际加工，根据用户的要求分析处理螺杆转子的精度，再进行阴阳砂轮的编程，这对于提高国内高端数控机床和基础制造设备行业水平，打破国产螺杆转子修整方法和设备落后的现状具有深远的现实意义[5]。
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