1. 研究目的与意义
| 1.研究背景 磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工，少数的是使用油石、砂带等其他磨具和游离磨料进行加工，如珩磨机、超精加工机床、砂带磨床、研磨机和抛光机等。磨床的主要类型有外圆磨床、内圆磨床、坐标磨床、无心磨床、平面磨床、砂带磨床、导轨磨床、工具磨床、多用磨床、专用磨床等。 我们这里主要讨论内圆磨床，内圆磨床是用砂轮磨削工件内孔的磨床。它具有磨床的一般特征，它也用于加工工件的圆柱形、圆锥形或其他形状素线展成的内孔表面及其端面的磨床。它的磨削分为普通内圆磨削、无心内圆磨削和砂轮作行星运动的磨削方式式。 （1）普通内圆磨床。由装在头架主轴上的卡盘夹持工件作圆周进给运动，工作台带动砂轮架沿床身导轨作纵向往复运动，头架沿滑鞍作横向进给运动，头架还可绕竖直轴转至一定角度以磨削锥孔。 （2）行星内圆磨床。工作时工件固定不动，砂轮除绕本身轴线高速旋转外还绕被加工孔的轴线回转，以实现圆周进给。它适于磨削大型工件或不宜旋转的工件如内燃机气缸等。 （3）无心内圆磨床。工作时工件外圆支撑在滚轮或支承块上，工件端面由磁力卡盘吸住并带动旋转，但略可浮动，以保证内外圆的同心度。小规格内圆磨床的砂轮转速最高可达十几万转每分。在大批量生产中使用的内圆磨床，自动化程度要求较高，在磨削过程中，可用塞规或测微仪自动控制尺寸。 2.研究目的 本设计采用MCS-51单片机技术，对M250磨床的硬件电路原理、软件设计思路和组成部分进行改造，并在整个磨床中加入测量内径的电感测微仪，利用电感测微仪两个外爪测子以收张方式顶在内圆上，并执行在线测量，即磨床边磨削边测量，大大提高磨床的精度。再利用MCS-51单片机接收电感测微仪发出的信号，并控制电动机的进给速度和进给量，实现M250磨床的自动化，并且可以很好地改善产品的质量。 3.研究意义 M250磨床是我厂中型轴承滚道及内径加工的主要设备，磨削进给、加工过程控制及加工尺寸测量完全靠人工手动操作。不仅劳动强度大，而且由于人为的因素，影响产品质量的情况时有发生，例如烧伤、终磨尺寸分散度大、返修品多等，本文针对上述问题，运用单片机以及电感测微仪对M250磨床进行改造，改造后的M250磨床，加工过程完全按控制系统程序执行，并且利用了电感测微仪，可以实时的测量尺寸，并输出信号给单片机，这样用数控代替了人工，不仅节省了人力物力，大大减少返工量，而且，产品的精度质量得到了很好的保证，在这个更讲究产品精度和效率的时代，这样的改造显得非常的必要和有意义。 |
2. 研究内容和预期目标
| 1.研究内容 采用MCS-51单片机技术，加入电感测微仪这个设备，对M250磨床的硬件电路原理、软件设计思路和组成部分进行改造，并阐述单片机技术改造后的M250磨床所具有的特点和性能。 （1）M250磨床的简介与发展情况介绍。 （2）MCS-51单片机介绍。 （3）内径电感测微仪介绍。 （4）数控系统的硬件结构及技术要求 （5）系统软件的组成 2.预期目标： （1）加工过程完全按控制系统程序执行，每种工件均进行在线测量磨削。 （2）通过数控系统将给电动机四个信号，让它分别进行粗磨、细磨、精磨、光磨，避免产品在磨削过程中的热膨胀对精度的影响。
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3. 研究的方法与步骤
| 认真研读任务书的要求，调研和收集设计过程中可能使用的资个料、例图，熟悉MCS-51单片机的基本原理，了解该单片机的硬件组成和结构，对照所收集的资料进行整体方案构思，整体系统框架设计，整体方案设计好后着手各部分的设计。对不明白的部分通过查阅资料，向指导老师请教，和同学讨论解决。 （1）学习掌握MCS-51单片机基本原理。 （2）查找设计工具相关资料。 （3）设计整个系统的框架，绘出系统框图。 （4）设计硬件原理图，驱动电流、电压实时检测方法，编写相应实际应用控制监测程序。 （5）系统软件设计。 （6）论文撰写。
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4. 参考文献
| [1]肖金球. 单片机原理与接口技术. 清华大学出版社,2004 [2]王为青. 程国钢；单片机Keil Cx51应用开发技术. 人民邮电出版社,2006 [3]何立民. 单片机高级教程应用与设计. 北京：北京航空航天大学，2002 [4]高继坤等. 运算放大器应用电路的分析. 北京：北京理工大学出版社，1989 [5]李远文,胡筠编著. 有源滤波器设计. 北京:人民邮电出版社,1986 [6]坂本正文 著, 王自强译. 步进电机应用技术. 北京：科学出版社 [7]刘宝廷等. 步进电动机及其驱动控制系统. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1997 [8]李学哲. 基于客户/服务器模式的磨床控制系统的研究与设计[J].电气自动化, 2006, 28(4):22-24 [9]柴京涛，刘志恒，潘建宇. 3MK205内圆磨床的机电一体化技术提升改造[J].轴承技术, 2004(1):15-19 [10]万林林,邓朝晖,黄强,刘志坚. 凸轮轴高速数控磨削在位测量技术[J]. 中国机械工程,2015,26(13):1747-1751. [11]秦源章,张琳娜,郑鹏. 基于单片机的磨床砂轮动平衡测控系统的设计[J]. 制造技术与机床,2015(10):50-53. [12]陈军,周涛. 一种新型磨床振动频率测量系统设计[J]. 计算机测量与控制,2015,23(10):3350-3353. [13]李书娜. 基于超声波测厚的冶金锯片磨削厚度测量的研究[J]. 机械工程与自动化,2017(03):132-133. [14]李汉伟,赵会波,张振兴,于洋. 滚珠丝杠螺纹磨床传动误差测量与误差补偿方法的研究[J]. 制造技术与机床,2017(09):101-104. [15]虞荣华. 万能工具磨床的数控改造研究[J]. 中国高新科技,2017,1(08):42-44. [16]翟琦. 汽车专用外圆磨床控制系统研究与设计[J]. 装备维修技术,2015(04):24-33 [17]王明红.数控技术.北京.清华大学出版社，2009. [18]廖效果.数控技术.湖北科学技术出版社，2000. [19]倪祥明.数控机床及数控加工技术.北京.人民邮电出版社，2011. |
5. 计划与进度安排
| 序号 | 起迄日期 | 工作内容 |
| 1 | 3月5日～3月9日 | 检查毕业实习内容、实习日志、调研及查阅文献情况。 |
| 2 | 3月12日～3月23日 | 熟悉单片机内部结构及步进电机细分原理。掌握内圆磨床机械加工设备的基本结构和原理，了解电感测量仪的基本结构。 |
| 3 | 3月26日～4月6日 | 了解产品的电路及相关IC的使用；绘制原理图，调试相关硬件。 |
| 4 | 4月9日～4月27日 | 学习仿真器的使用，编制中断处理等程序。 |
| 5 | 4月30日～5月18日 | 使用C语言编写步进电机控制程序和测量采集程序。 |
| 6 | 5月21日～5月25日 | 掌握磨削加工的动作过程，编写完成全自动磨削加工控制程序设计。 |
