【正文】 要地位，并正成為當(dāng)今世界流行的儀器構(gòu)成方案。試件已加工表面的偏差值可以電渦流傳感器來(lái)測(cè)定，切削力則采用八角環(huán)形電阻應(yīng)變式車削測(cè)力儀來(lái)測(cè)定。 ，分別為車床床頭, 床尾, 刀架部件的剛度, N/ mm。 為已加工工件的偏心偏差, mm。 與此同時(shí), 機(jī)床變形也從最小變形 變到最大變形 , 即得到帶有偏心的已加工表面。 為刀具剛度, N/mm。 為機(jī)床系統(tǒng)剛度, N/mm。圖11 測(cè)量試件簡(jiǎn)圖圖12 偏心試件誤差的復(fù)映 當(dāng)在其它條件完全相同時(shí)，已加工表面偏差與坯料偏心的比值，就表現(xiàn)為剛度。對(duì)于機(jī)床來(lái)說(shuō), 剛度是一個(gè)定值, 當(dāng)切削力發(fā)生變化時(shí), 機(jī)床系統(tǒng)的變形量也會(huì)發(fā)生變化, 那么當(dāng)試件加工完一周以后, 已加工表面由于誤差復(fù)映試件同樣會(huì)是偏心的。車床加工系統(tǒng)剛度越大,復(fù)映在工件上的誤差越小。本課題采用工作狀態(tài)法（生產(chǎn)法）測(cè)定機(jī)床靜剛度。工作狀態(tài)測(cè)定法可在一定程度上避免這些誤差。 1） 工藝系統(tǒng)動(dòng)態(tài)剛度的測(cè)量原理 2） 硬件原理及數(shù)據(jù)采集原理 3） 一元線性回歸原理 4） 剛度檢測(cè)數(shù)據(jù)處理原理 5） 軟件系統(tǒng)原理及設(shè)計(jì)說(shuō)明 6） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 2 車床動(dòng)態(tài)剛度測(cè)量系統(tǒng)總體方案的設(shè)定 車床動(dòng)態(tài)剛度測(cè)量原理 機(jī)床靜剛度實(shí)驗(yàn)方法有靜態(tài)加載測(cè)定法和工作狀態(tài)測(cè)定法（生產(chǎn)法）兩種。在此，本次設(shè)計(jì)利用Delphi軟件及其PCI9118數(shù)據(jù)采集卡，對(duì)車床工藝系統(tǒng)靜剛度的檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究，以獲得機(jī)床的靜剛度，便于更好的指導(dǎo)生產(chǎn)。機(jī)床系統(tǒng)剛度現(xiàn)已作為評(píng)價(jià)機(jī)床設(shè)計(jì)，機(jī)床結(jié)構(gòu)合理性，機(jī)床制造和裝配等一系列質(zhì)量的綜合指標(biāo)。 2）通過(guò)對(duì)機(jī)床剛度的檢測(cè)，可以準(zhǔn)確了解機(jī)床的剛度，為機(jī)床的加工精度范圍提供了一個(gè)參考，從而保證加工零件的精度； 本課題的任務(wù)機(jī)床在加工工件時(shí)，機(jī)床的零部件受力會(huì)發(fā)生變形使刀具和工件間產(chǎn)生相對(duì)彈性位移，根據(jù)誤差復(fù)映原理，零件在加工前的誤差，都以與原誤差相似的形狀復(fù)映到加工后的零件上去。 1）加強(qiáng)了對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解，如誤差復(fù)映，均值濾波，一元線性回歸方程等； 2）熟悉了電渦流位移傳感器檢測(cè)技術(shù)，對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)有了解。 本課題研究的意義是將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用到機(jī)床剛度測(cè)量系統(tǒng)的硬件驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)采集、結(jié)果分析、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)輸出等，改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)床剛度測(cè)量系統(tǒng)的基于虛擬儀器思想的程控，對(duì)虛擬儀器技術(shù)在控制領(lǐng)域的應(yīng)用提供了一個(gè)范例。 后者采用三向加載測(cè)定法更接近切削時(shí)的真實(shí)情況, 但測(cè)量時(shí)施加載荷的大小和位移量的值是由千分表顯示的, 人工處理數(shù)據(jù)、繪制機(jī)床剛度特性曲線的測(cè)量方法, 具有測(cè)量效率低、誤差大等缺點(diǎn)。目前, 機(jī)床剛度的測(cè)定方法有單向加載測(cè)定法和三向加載測(cè)定法。虛擬儀器(VI, Virtual Instrument) 是計(jì)算機(jī)技術(shù)介入儀器領(lǐng)域形成的一種新型的、富有生命力的儀器種類, 其實(shí)質(zhì)是利用計(jì)算機(jī)顯示器的顯示功能來(lái)模擬傳統(tǒng)儀器的控制面板, 以多種形式表達(dá)輸出測(cè)量結(jié)果, 利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的軟件功能實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)據(jù)的運(yùn)算、分析和處理, 利用I/O接口設(shè)備完成信號(hào)的采集、測(cè)量和調(diào)理, 從而完成各種測(cè)試功能, 是較成功的虛擬儀器軟件。設(shè)備的智能化，專業(yè)化等問(wèn)題是我國(guó)設(shè)備檢測(cè)與國(guó)外相差較遠(yuǎn)的地方，因此要加快智能化發(fā)展速度，切實(shí)提高檢測(cè)水平是我們的工作重點(diǎn)。重視硬件技術(shù)的開(kāi)發(fā)，輕視難度大、研發(fā)過(guò)程漫長(zhǎng)的檢測(cè)方法、標(biāo)準(zhǔn)等基礎(chǔ)技術(shù)的研究是我國(guó)檢測(cè)技術(shù)發(fā)展中一直存在的問(wèn)題。事實(shí)已經(jīng)證明，這種模塊化構(gòu)建思想為檢測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。然而，這些系統(tǒng)針對(duì)性太強(qiáng)，難以適應(yīng)復(fù)雜的應(yīng)用變化需要。從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，檢測(cè)系統(tǒng)就應(yīng)用于工業(yè)，在吸取早期軍事上的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)后，拋棄了“萬(wàn)能”思想，而致力于著重解決生產(chǎn)商關(guān)鍵測(cè)試所需的“專業(yè)”檢測(cè)系統(tǒng)。在這種背景下，提出了多用途“萬(wàn)能”檢測(cè)系統(tǒng)的概念，其最終預(yù)期目標(biāo)為：不依靠人和有關(guān)的技術(shù)文獻(xiàn)，由非熟悉人員上機(jī)進(jìn)行幾乎全自動(dòng)的操作，并以計(jì)算機(jī)的速度完成測(cè)試，通過(guò)編程的靈活性還可以適應(yīng)人和具體檢測(cè)任務(wù)。到了60 年代后期，國(guó)外檢測(cè)診斷技術(shù)隨著大量應(yīng)用電子、光學(xué)、理化與機(jī)械相結(jié)合的光機(jī)電、理化機(jī)電一體化檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用而開(kāi)始快速發(fā)展。像許多新技術(shù)發(fā)展的情況一樣，檢測(cè)系統(tǒng)首先是由于軍事上的需要而發(fā)展起來(lái)的。對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的基本要求是可靠、實(shí)用、通用、經(jīng)濟(jì)，這些都是考慮檢測(cè)系統(tǒng)組成的前提條件。檢測(cè)系統(tǒng)一般由測(cè)量者、激勵(lì)裝置(可選)、被測(cè)對(duì)象、傳感器、信號(hào)調(diào)理、信號(hào)處理、顯示記錄、反饋控制等環(huán)節(jié)組成。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，被測(cè)量的范圍不斷擴(kuò)展，其復(fù)雜程度也不斷加深，傳統(tǒng)的人工操作單參數(shù)測(cè)量裝置已無(wú)法滿足科學(xué)技術(shù)發(fā)展的要求，檢測(cè)系統(tǒng)正是伴隨著這一需要而產(chǎn)生的。由此可見(jiàn)，測(cè)量是人類認(rèn)識(shí)客觀世界的途徑之一，通過(guò)對(duì)周圍事物的測(cè)量給出定量特征，揭示自然規(guī)律。因此，機(jī)床剛度的檢測(cè)是相當(dāng)重要的。工藝系統(tǒng)剛度反映了工藝系統(tǒng)抵抗外力變形的能力，是評(píng)價(jià)機(jī)床加工精度和加工效率的一個(gè)重要指標(biāo)，同時(shí)機(jī)床系統(tǒng)的綜合靜剛度值可以作為評(píng)價(jià)機(jī)床設(shè)計(jì)，機(jī)床結(jié)構(gòu)合理性，機(jī)床制造和裝配等一系列質(zhì)量的綜合性質(zhì)量指標(biāo)。產(chǎn)品的加工精度是與機(jī)床的剛度直接相關(guān)， 因此，研究機(jī)床剛度是提高零件加工精度的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。PCI9118 data acquisition card。Software development using Delphi language, in which including the calibration of eddy current displacement sensor, using data processing method for the signal processing and analysis,as least squares method, the mean filter and so of the system to draw the lathe dynamic stiffness curve exhibited explicitly in the stiffness of the different parts of the lathe,provide data for the study of lathe machining accuracy. Key words:The stiffness of lathe。利用該系統(tǒng)繪出車床動(dòng)態(tài)剛度曲線, 直觀展現(xiàn)了車床的不同部位的剛度, 為車床加工精度的研究提供了數(shù)據(jù)。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）論文題目車床工藝系統(tǒng)動(dòng)剛度在線測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)Thesis TopicThe Design of Dynamic Stiffness Measurement System for Lathe Technology System 車床工藝系統(tǒng)動(dòng)剛度在線測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要 針對(duì)虛擬儀器技術(shù)在組建測(cè)試系統(tǒng)上的巨大優(yōu)勢(shì), 研究了基于虛擬儀器技術(shù)實(shí)現(xiàn)車床動(dòng)態(tài)剛度在線自動(dòng)測(cè)試的方法, 推導(dǎo)了車床動(dòng)態(tài)剛度在線測(cè)試的理論公式。該車床動(dòng)態(tài)剛度測(cè)試系統(tǒng)的硬件是由電渦流位移傳感器、PCI9118數(shù)據(jù)采集卡及計(jì)算機(jī)等組成；軟件采用Delphi語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，其中包括電渦流位移傳感器的標(biāo)定，還有用最小二乘法、均值濾波等數(shù)據(jù)處理方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理分析。 關(guān)鍵詞：車床剛度；電渦流位移傳感器；PCI9118數(shù)據(jù)采集卡；Delphi The Design of Dynamic Stiffness Measurement System for Lathe Technology SystemAbstract Lathe dynamic stiffness automatic test method based on virtual instrument technology for the great advantages of the virtual instrument technology in the formation of the test system, and derived the theoretical formula of the latheline testing of the dynamic lathe dynamic stiffness test system hardware by the eddy current displacement sensor, PCI9118 data acquisition card and puter ponents。Eddy current displacement sensor。Delphi目錄摘要 IAbstract I1 緒言 1 研究課題背景及意義 1 本課題的任務(wù) 32 車床動(dòng)態(tài)剛度測(cè)量系統(tǒng)總體方案的設(shè)定 5 車床動(dòng)態(tài)剛度測(cè)量原理 5 車床剛度檢測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái) 7 虛擬儀器概念 8 虛擬儀器的組成 8 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器 9 虛擬儀器的應(yīng)用 10 Delphi語(yǔ)言簡(jiǎn)介 10 車床工藝系統(tǒng)動(dòng)態(tài)剛度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 123 車床工藝系統(tǒng)動(dòng)態(tài)剛度檢測(cè)系統(tǒng)的硬件配置 14 數(shù)據(jù)采集卡 14 數(shù)據(jù)采集卡的選用 14 設(shè)計(jì)所選數(shù)據(jù)采集卡 15 傳感器的選用 17 車削測(cè)力儀的選用 214 車床工藝系統(tǒng)動(dòng)態(tài)剛度測(cè)量系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 23 軟件構(gòu)成 23 系統(tǒng)操作界面 23 位移標(biāo)定模塊 24 位移標(biāo)定模塊的功能簡(jiǎn)介 24 數(shù)據(jù)采集簡(jiǎn)介 25 一元線性回歸原理 26 數(shù)據(jù)采集模塊 28 數(shù)據(jù)采集模塊功能簡(jiǎn)介 28 數(shù)據(jù)采集簡(jiǎn)介 29 數(shù)據(jù)處理模塊 30 數(shù)據(jù)處理模塊的功能簡(jiǎn)介 30 均值濾波 31 數(shù)據(jù)顯示模塊 34 結(jié)果顯示模塊 34結(jié) 論 36致　　謝 38參考文獻(xiàn) 391 緒言 研究課題背景及意義 車床加工零件時(shí)，技術(shù)工人常常為高精度產(chǎn)品不能達(dá)到準(zhǔn)確的精度而頭疼，提高加工精度往往要耗費(fèi)了大量時(shí)間。由于機(jī)床工藝系統(tǒng)是個(gè)彈性系統(tǒng)，在切削力作用下，將發(fā)生彈性變形，彈性變形的大小，除了與切削力的大小有關(guān)，還與工藝系統(tǒng)抵抗外力變形的能力有關(guān)，即工藝系統(tǒng)剛度大小。因此，在機(jī)械加工中，精確測(cè)定工藝系統(tǒng)剛度對(duì)認(rèn)識(shí)機(jī)床的加工能力，改進(jìn)工藝系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高機(jī)床加工精度和加工效率有著重要作用。 俄羅斯著名科學(xué)家門捷列夫曾用以下的話來(lái)闡述測(cè)量對(duì)科學(xué)的意義：“科學(xué)自測(cè)量開(kāi)始，沒(méi)有測(cè)量，便沒(méi)有精密的科學(xué)”。傳統(tǒng)的測(cè)量大都集中于對(duì)物體單一性質(zhì)的測(cè)量，所采用的測(cè)量設(shè)備也都十分簡(jiǎn)單，功能也非常單一。檢測(cè)系統(tǒng)從傳統(tǒng)的檢測(cè)觀點(diǎn)出發(fā)，將被測(cè)對(duì)象看做具有復(fù)雜內(nèi)部組成的系統(tǒng)，通過(guò)構(gòu)筑多方位的測(cè)量、處理、分析部件，完成對(duì)被測(cè)對(duì)象高精度、多參數(shù)、多功能的測(cè)試任務(wù)。檢測(cè)系統(tǒng)的復(fù)雜程度取決于被檢測(cè)信息檢測(cè)的難易程度以及所采用的實(shí)驗(yàn)方法。 國(guó)外研究現(xiàn)狀：檢測(cè)系統(tǒng)是傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)與微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)密切結(jié)合的產(chǎn)物，是在微電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的一門新興學(xué)科。機(jī)床剛度檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步是一個(gè)逐漸發(fā)展的過(guò)程，50 年代開(kāi)始，西方一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家就研發(fā)了以故障檢測(cè)和性能調(diào)試為主的單項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)和生產(chǎn)單項(xiàng)設(shè)備。20 世紀(jì)50 年代中期，美國(guó)在新發(fā)展起來(lái)的一代尖端武器的維護(hù)檢修方面，面臨著許多棘手的問(wèn)題，傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器和手工操作方法已無(wú)法滿足現(xiàn)實(shí)的需要。在這個(gè)概念下，美國(guó)國(guó)防部在1956 年啟動(dòng)了SETE 計(jì)劃的研究項(xiàng)目，成為現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)大規(guī)模研究的開(kāi)端。20實(shí)際60年代中、后期，歐美市場(chǎng)上就有民用的成套檢測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)在電子儀器商品市場(chǎng)上。為了擴(kuò)大檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，盡可能利用各種現(xiàn)成的通用儀器設(shè)備，加上現(xiàn)成的電子計(jì)算機(jī)來(lái)“拼湊”出所需要的檢測(cè)系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀：改革開(kāi)放以來(lái)，隨著檢測(cè)和診斷技術(shù)日新月異的發(fā)展，我國(guó)的機(jī)床性能測(cè)試技術(shù)也在隨著時(shí)代的腳步迅速的發(fā)展，對(duì)于檢測(cè)技術(shù)和設(shè)備的需求的增加，使我國(guó)加快了研發(fā)的速度，已經(jīng)研制了多種機(jī)床檢測(cè)儀器。檢測(cè)技術(shù)的不斷提高，要求我們要使與硬件相配套的檢測(cè)軟件技術(shù)也得到大幅度的提高，才能使我國(guó)的檢測(cè)技術(shù)得到更好的發(fā)展。信息技術(shù)的發(fā)展也是的我們可以將檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化共享，從而做到信息資源共享、硬件資源共享、軟件資源共享。過(guò)去, 車床剛度的測(cè)定是在非切削狀態(tài)下, 模擬切削時(shí)受力情況, 對(duì)機(jī)床施加靜載荷, 測(cè)得各部件在不同載荷下的變形, 做出相應(yīng)的剛度特性曲線, 并計(jì)算出機(jī)床的剛度。前者是傳統(tǒng)的測(cè)量方法, 缺點(diǎn)是不符合機(jī)床加工時(shí)承受三向切削分力的情況, 一般只能用于比較機(jī)床部件剛度的大小。為了克服上述缺點(diǎn), 筆者采用誤差復(fù)映原理, 采用與實(shí)際切削完全一致的工作狀態(tài)測(cè)定車床剛度的方法, 利用Delphi軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái), 研究開(kāi)發(fā)了一種精度高、性價(jià)比高、界面友好、智能化的應(yīng)變測(cè)試虛擬儀器系統(tǒng)。主要的意義主要包含一下幾個(gè)方面。 3）熟悉了Delphi開(kāi)發(fā)環(huán)境及PCI9118數(shù)據(jù)采集卡的采集原理。機(jī)械加工工藝系統(tǒng)剛度越大，復(fù)映在工件上的誤差越小，因此機(jī)床系統(tǒng)剛