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无缝钢管超声波无损检测装置设计【优秀机械设备全套课程毕业设计含4张CAD图纸+带任务书+开题报告+外文翻译+29页加正文11900字】

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关键词：: 无缝钢管超声波无损检测装置设计机械设备课程毕业设计无缝钢管超声波无损检测装置设计机械设备全套课程毕业设计

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无缝钢管超声波无损检测装置设计

摘要：为了无缝钢管的检测，无缝钢管的应用涉及到的范围很大而大多数的企业没有很高的自动化技术，本文主要用的是超声波探伤的检测方法，设计出了检测的机械部分，实现了圆形钢管的自动检测，整个机械结构部分具有很方便的操作和实用性很强。

第二章主要介绍了超声波监测的原理，论述了无缝钢管无损监测设备设计的关键技术和原理。介绍了超声无损监测技术在无缝钢管监测领域中的典型应用，并对超声自动监测机械结构部分就行了了分析和对比，确定了本次设计的研究内容和方向。

结合现在所能应用的超声波检测装置，针对现有的检测，检测时所遇到的局部性，本次设计为了系统的简单化，并且采用的是水浸探伤的方法，所以要用到喷头，把探头和喷头放在一起，正对钢管的轴线上方，钢管浸在水中，探头不动，钢管旋转向前运动，其中探头的位置和方向是可调的。

Seamless steel tube ultrasonic nondestructive testing device design

Abstract：Detection for seamless steel pipe, seamless steel pipe application involves the scope is very big and most of the enterprises is not very high automation technology, this paper mainly USES the detection method of ultrasonic flaw detection, and designed the testing of the mechanical parts, realizes the automatic detection of circular steel tube, the mechanical structure parts has convenient operation and strong practicability.

The second chapter mainly introduces the principle of ultrasonic monitoring, this paper discusses the key technologies of seamless steel tube nondestructive monitoring equipment design and principle.Ultrasonic nondestructive monitoring technology in the measurement of the seamless steel pipe are introduced in the field of typical applications, and the ultrasonic automatic monitoring mechanical structure parts are able to analysis and contrast, the research content and direction of this design is determined.

Combined with the application of ultrasonic testing device, now can in view of the existing detection, detection of locality, the design for the system simplification, and USES a water detection method, so want to use sprinklers, place the probe and a shower together, right above the axis of the steel tube, steel tube is immersed in the water, probe, steel pipe rotation forward movement, the probe position and orientation is adjustable.

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

目录 Ⅲ

1 绪论 1

1.1 课题介绍 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 无缝钢管超声检测关键技术 3

2 超声检测原理 4

2.1 检测对象 4

2.2 无缝钢管主要缺陷类型 4

2.3 无缝钢管检测方案的选择设计 5

2.3.1 穿透法 5

2.3.2 脉冲反射法 5

2.3.3 接触法与水浸法 6

2.4 检测探头的选择 7

2.4.1 探头类型的确定 7

2.5 扫查方式选择 7

2.5.1 探头进给速度 9

2.5.2 钢管的旋转速度 9

2.6 系统工作原理 9

2.7 机械部分 10

2.7.1 辊道 10

2.7.2 超声探头 10

2.7.3 水循环模块 11

3 结构设计 12

3.1 驱动部分设计 12

3.2 检测部分设计 14

3.3 钢管运动原理 14

3.3.1 齿面接触疲劳强度计算 15

3.3.2 确定传动主要尺寸 17

3.3.3 齿根弯曲疲劳计算 17

3.4 主机架设计 18

3.5 检测机构 18

3.6 喷头机构 19

3.7 定位机构 20

4 结论 22

参考文献 23

参考文献

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内容简介：: 毕业设计任务书 1毕业设计课题的任务和要求：该同学承担“ 无缝钢管超声检测装置设计 ” 的任务。设计要求：（ 1）设计机构实现探头沿钢管表面转动；（ 2）设计机构实现钢管的直线运动；（ 3）主机架设计。 2毕业设计课题的具体工作内容（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：工作任务：（ 1）制定总体方案；（ 2）设计组合检测机构；（ 3）设计辊道机构；（ 4）设计约束机构；（ 5）制作机械总装配图及部分零件图；（ 6）翻译外文资料。毕业设计（论文）任务书 3对毕业设计课题成果的要求包括毕业设计、图纸、实物样品等 )：（ 1）零件设计图 2 张（ 2）机械总装配图 1 张（ 3）设计说明书 1 份（ 4）英文翻译资料 1 份 4毕业设计课题工作进度计划：起迄日期工作内容 2016 年 2 月 29 日 3 月 21 日 3 月 30 日 5 月 10 日 5 月 11 日 6 月 1 日 6 月 1 日 6 月 5 日撰写开题报告，确定技术方案完成具体设计撰写设计说明书毕业设计答辩学生所在系审查意见：同意下发任务书系主任： 2016 年 2 月 29 日 1 刀具补偿原理刀具补偿（又称偏置），在 20 世纪 60 70 年代的数控加工中没有补偿的概念，所以编程人员不得不围绕刀具的理论路线和实际路线的相对关系来进行编程，容易产生错误。补偿的概念出现以后很大地提高了编程的效率。具有刀具补偿功能，在编制加工程序时，可以按零件实际轮廓编程，加工前测量实际的刀具半径、长度等，作为刀具补偿参数输入数控系统，可以加工出合乎尺寸要求的零件轮廓。刀具补偿功能还可以满足加工工艺等其他一些要求，可以通过逐次改变刀具半径补偿值大小的办法，调整每次进给量，以达到利用同一程序实现粗、精加工循环。另外，因刀具磨损、重磨而使刀具尺寸变化时，若仍用原程序，势必造成加工误差，用刀具长度补偿可以解决这个问题。刀具补偿分为 2 种：刀具长度补偿；刀具半径补偿。文献刀具补偿在数控加工中的应用（工具技术， 28卷伟，广东技术师范学院）中提到在数控加工中有 4种补偿：刀具长度补偿；刀具半径补偿；夹具补偿；夹角补偿（。这四种补偿基本上能解决在加工中因刀具形状而产生的轨迹问题。 1. 刀具长度补偿刀具长度的概念刀具长度是一个很重要的概念。我们在对一个零件编程的时候，首先要指定零件的编程中心，然后才能建立工件编程坐标系，而此坐标系只是一个工件坐标系，零点一般在工件上。长度补偿只是和 Z 坐标有关，它不象 X、 Y 平面内的编程零点，因为刀具是由主轴锥孔定位而不改变，对于 Z 坐标的零点就不一样了。每一把刀的 2 长度都是不同的，例如，我们要钻一个深为 50孔，然后攻丝深为 45别用一把长为 250钻头和一把长为 350丝锥。先用钻头钻孔深 50此时机床已经设定工件零点，当换上丝锥攻丝时，如果两把刀都从设定零点开始加工，丝锥因为比钻头长而攻丝过长，损坏刀具和工件。此时如果设定刀具补偿，把丝锥和钻头的长度进行补偿，此时机床零点设定之后，即使丝锥和钻头长度不同，因补偿的存在，在调用丝锥工作时，零点 Z 坐标已经自动向 Z+（或 Z）补偿了丝锥的长度，保证了加工零点的正确。具长度补偿指令通过执行含有 H 指令来实现刀具长度补偿，同时我们给出一个 Z 坐标值，这样刀具在补偿之后移动到离工件表面距离为 Z 的地方。另外一个指令取消令的，其实我们不必使用这个指令，因为每把刀具都有自己的长度补偿，当换刀时，利用 H 指令赋予了自己的刀长补偿而自动取消了前一把刀具的长度补偿。示存储器中补偿量与程序指令的终点坐标值相加，示相减，取消刀具长度偏置可用令或令。程序段 43 05 与中，假如 05 存储器中值为 16，则表示终点坐标值为 72 具长度补偿的两种方式 (1) 用刀具的实际长度作为刀长的补偿（推荐使用这种方式）。使用刀长作为补偿就是使用对刀仪测量刀具的长度，然后把这个数值输入到刀具长度补偿寄存器中，作为刀长补偿。使用刀具长度作为刀长补偿的理由如下：首先，使用刀具长度作为刀长补偿，可以避免在不同的工件加工中不断地修改刀长偏置。这样一把刀具用在不同的工件上也不用修改刀长偏置。在这种情况下，可以按照一定的刀具编号规则，给每一把刀具作档案，用一个小标牌写上每把刀具的相关参数，包括刀具的长度、半径等资料，事实上许多大型的机械加工型企业对数控加工设备的刀具管理都采用这种办法。这对于那些专门设有刀具管理部门的公司来说，就用不着和操作工面对面地告诉刀具的参数了，同时即使因刀库容量原因把刀具取下来等下次重新装上时，只需根据标牌上的刀长数值作为刀具长度补偿而不需再进行测量。其次，使用刀具长度作为刀长补偿，可以让机床一边进行加工运行，一边在对刀仪上进行其他刀具的长度测量，而不必因为在机床上对刀而占用机床运行时 3 间，这样可以充分发挥加工中心的效率。这样主轴移动到编程 Z 坐标点时，就是主轴坐标加上（或减去）刀具长度补偿后的 Z 坐标数值。（ 2）利用刀尖在 Z 方向上与编程零点的距离值（有正负之分）作为补偿值。这种方法适用于机床只有一个人操作而没有足够的时间来利用对刀仪测量刀具的长度时使用。这样做当用一把刀加工另外的工件时就要重新进行刀长补偿的设置。使用这种方法进行刀长补偿时，补偿值就是主轴从机床 Z 坐标零点移动到工件编程零点时的刀尖移动距离，因此此补偿值总是负值而且很大。 2 刀具半径补偿刀具半径补偿概念在轮廓加工时，刀具中心运动轨迹（刀具中心或金属丝中心的运动轨迹）与被加工零件的实际轮廓要偏移一定距离，这种偏移称为刀具半径补偿，又称刀具中心偏移。如图 3示，在加工内轮廓时，刀具中心向工件轮廓的内部偏移一个距离；而加工外轮廓时，刀具中心向工件的外侧偏移一个距离，这个偏移，就是所谓的刀具半径补偿。图中，粗实线为工件轮廓，虚线为刀具中心轨迹。本图中的偏移量为刀具半径值。而在粗加工和半精加工时，偏移量为刀具半径和加工余量之和。刀具内轮廓加工刀具 A C/ B C A/ B/ 外轮廓加工由于数控系统控制的是刀 C/ 具中心轨迹，因此数控系统要根据输入的零图 3 功能刀具补偿的交叉点和间断点件轮廓尺寸及刀具半径补偿值计算出刀心轨迹。由此可见，刀具半径补偿在数控加工有着非常重要的作用，根据刀具补偿指令，数控加工机床可自动进行刀具半径补 4 偿。特别是在手工编程时，刀具半径补偿尤为重要。手工编程时，运用刀具半径补偿指令，就可以根据零件的轮廓值编程，不需计算刀心轨迹编程，这样就大大减少了计算量和出错率。虽然利用动编程，手工计算量小，生成程序的速度快，但当刀具有少量磨损或加工轮廓尺寸与设计尺寸稍有偏差时或者在粗铣、半精铣和精铣的各工步加工余量变化时，仍需作适当调整，而运用了刀具半径补偿后，不需修改刀具尺寸或建模尺寸而重新生成程序，只需要在数控机床上对刀具补偿参数做适当修改即可。既简化了编程计算，又增加了程序的可读性。刀具半径补偿有 B 功能（ C 功能（种补偿形式。由于 B 功能刀具半径补偿只根据本段程序进行刀补计算，不能解决程序段之间的过渡问题，要求将工件轮廓处理成圆角过渡如图 3示，因此工件尖角处工艺性不好。而且编程人员必须事先估计出刀补后可能出现的间断点和交叉点，并进行人为处理，显然增加编程的难度；而 C 功能刀具半径补偿能自动处理两程序段刀具中心轨迹的转接，可完全按照工件轮廓来编程，因此现代控机床几乎都采用 C 功能刀具半径补偿。这时要求建立刀具半径补偿程序段的后续至少两个程序段必须有指定补偿平面的位移指令（），否则无法建立正确的刀具补偿。具半径补偿指令根据定，当刀具中心轨迹在程序规定的前进方向的右边时称为右刀补，用示；反之称为左刀补，用示。刀具左补偿指令（左刀补），即顺着刀具前进方向看 (假定工件不动 )，刀具中心轨迹位于工件轮廓的左边，称左刀补。如图 3.2(a)所示。刀具右补偿指令（右刀补），即顺着刀具前进方向看 (假定工件不动 )，刀具中心轨迹位于工件轮廓的右边，称右刀补。如图 3.2(b)所示。为取消刀具半径补偿指令。使用该指令后， 41、 42 指令无效。 (a) 外轮廓补 (b) 内轮廓补 5 偿。特别是在手工编程时，刀具半径补偿尤为重要。手工编程时，运用刀具半径补图 3具半径的左右补偿 6 Y X 2 Y 2 X X 2 Y 2 2 Y 2 2 Y 2 在使用行半径补偿时应采取以下步骤：（ 1）设置刀具半径补偿值：程序启动前，在刀具补偿参数区内设置补偿值。（ 2）刀补的建立：刀具从起刀点接近工件，刀具中心轨迹的终点不在下一个程序段指定的轮廓起点，而是在法线方向上偏移一个刀具补偿的距离。在该段程序中，动作指令只能用（ 3）刀补进行：在刀具补偿进行期间，刀具中心轨迹始终偏离编程轨迹一个刀具半径的偏移值。在此状态下，可以使用。（ 4）刀补的取消：在刀具撤离工件、返回原点的过程中取消刀补。此时只能用功能刀具半径补偿对直线而言，刀具补偿后的轨迹是与原直线平行的直线，只需要计算出刀具中心轨迹的起点和终点坐标值。如图 3 示，被加工直线段的起点在坐标原点，终点坐标为 A。假定上一程序段加工完后，刀具中心在 O 点坐标已知。刀具半径为 r，现要计算刀具右补偿后直线段 O A的终点坐标 A。设刀具补偿矢量投影坐标为 ,则 X X X Y Y Y r r Y r r X X Y Y 7 / y A(X,Y) y B (,) Y K A (X ,Y ) Y B（ b） r x K X r A (,) R O A(a) O x 图 3线刀具补偿图 3弧刀具补偿对于圆弧而言，刀具补偿后的刀具中心轨迹是一个与圆弧同心的一段圆弧。只需计算刀补后圆弧的起点坐标和终点坐标值。如图 3示，被加工圆弧的圆心坐标在坐标原点 O，圆弧半径为 R，圆弧起点 A，终点 B，刀具半径为 r。假定上一个程序段加工结束后刀具中心为 A ，其坐标已知。那么圆弧刀具半径补偿计算的目的，就是计算出刀具中心轨迹的终点坐标 B 。设两个坐标上的投影为 X , Y ，则 b X b Y r r Y r r b b 以图 3加工外轮廓为例，采用 B 功能刀具半径补偿方法，加工完第一个程序段，刀具中心落在 B/、点上，而第二个程序段的起点为 A/，两个程序段之间出现了断点，只有刀具中心走一个从 B/、至 A/的附加程序，即在两个间断点之间增加一个半径为刀具半径的过渡圆弧能正确加工出整个零件轮廓。可见， B 刀补采用了读一段，算一段，再走一段的控制方法，无法预计到由于刀具半径所造成的下一段加工轨迹对本程序段加工轨迹的影响，相邻两程序段的刀 X 8 具中心轨迹之间可能出现间断点或交叉点。为解决下一段加工轨迹对本段加工轨迹的影响，在计算本程序段轨迹后，提前将下一段程序读入，然后根据它们之间转接的具体情况，再对本段的轨迹作适当修正，得到本段正确加工轨迹，这就是 C 功能刀具补偿。 C 功能刀补更为完善，这种方法能根据相邻轮廓段的信息自动处理两个程序段刀具中心轨迹的转换，并自动在转接点处插入过渡圆弧或直线从而避免刀具干涉和断点情况。能刀具半径补偿目前，通常的统中，实际所能控制的轮廓只有直线和圆弧，相应的有如下转接线形：直线与直线转接、直线与圆弧转接、圆弧与圆弧转接、圆弧与直线转接。根据两段轨迹的矢量夹角和刀具补偿方向的不同，有以下几种转接过渡方式：缩短型、伸长型、插入型。 3 夹具偏置补偿（坐标系偏置）正如刀具长度补偿和半径补偿一样，让编程者可以不用考虑刀具的长短和大小，夹具偏置可以让编程者不考虑工件夹具的位置而使用夹具偏置。当一台加工中心在加工小的工件时，工装上一次可以装夹几个工件，编程者不用考虑每一个工件在编程时的坐标零点，而只需按照各自的编程零点进行编程，然后使用夹具偏置来移动机床在每一个工件上的编程零点。夹具偏置是使用夹具偏置指令执行的。还有一种方法就是使用令设定坐标系。当一个工件加工完成之后，加工下一个工件时使用重新设定新的工件坐标系。 4 夹角补偿加工中两平面相交为夹角，可能产生超程过切现象，导致加工误差的产生，此时可采用夹角补偿 (解决。使用夹角补偿 (令时需注意，本指令为非模态指令，只在本程序段内有效，而且只能在 42指令后才能使用，该指令主要用于加工中心和数控铣床。以上是数控加工中的四种补偿方式，给我们的编程和加工带来很大的方便，能大大地提高生产效率和产品合格率。 9 10 he in 0th 0 0ss s s on to to so as so on to to of if s (28th Xu is of in 10 of in of 1. .1 he is a We in to is a is it , Y is by is s s is we a 0mm 5a is 50mm nd a is 50mm to of 0mm if to to to to be if on s if to be + () a 1.2 43 we a Z to is 49 is 43 (11 we do to ( 43 to s in 49 or 00 80 56 if 5 6, 21.3 1) s to as is as to s to as is as to in of on to In to a s so on s in to s s no to if so on to as to on to on at on 2 s on of on to to is or (2) to in to is in a to to s a on on is to is 2 or s is to of is As a to s a to is In is is In of of 13 p n C/ B C de , to it be in to on to AM s is or or in or on to to 14 of to of to on to up -1 as is of on s be to to to NC By to at so is to 2.2 in of is to 42; is to 41. is is of to at s As .2(a). is is of to at s As .2(b). is to 15 (a) b) In -2 s 41, on 1) in (2) up a s in a in In of 00 01. (3) up on in a (4) up In to to in to to 00, of s is to s beginni1刀具补偿原理刀具补偿（又称偏置），在20世纪6070年代的数控加工中没有补偿的概念，所以编程人员不得不围绕刀具的理论路线和实际路线的相对关系来进行编程，容易产生错误。补偿的概念出现以后很大地提高了编程的效率。具有刀具补偿功能，在编制加工程序时，可以按零件实际轮廓编程，加工前测量实际的刀具半径、长度等，作为刀具补偿参数输入数控系统，可以加工出合乎尺寸要求的零件轮廓。刀具补偿功能还可以满足加工工艺等其他一些要求，可以通过逐次改变刀具半径补偿值大小的办法，调整每次进给量，以达到利用同一程序实现粗、精加工循环。另外，因刀具磨损、重磨而使刀具尺寸变化时，若仍用原程序，势必造成加工误差，用刀具长度补偿可以解决这个问题。刀具补偿分为2种：刀具长度补偿；刀具半径补偿。文献刀具补偿在数控加工中的应用（工具技术，2伟，广东技术师范学院）中提到在数控加工中有4种补偿：刀具长度补偿；刀具半径补偿；夹具补偿；夹角补偿（这四种补偿基本上能解决在加工中因刀具形状而产生的轨迹问题。1. 具长度的概念刀具长度是一个很重要的概念。我们在对一个零件编程的时候，首先要指定零件的编程中心，然后才能建立工件编程坐标系，而此坐标系只是一个工件坐标系，零点一般在工件上。长度补偿只是和不象X、为刀具是由主轴锥孔定位而不改变，对于一把刀的2长度都是不同的，例如，我们要钻一个深为50后攻丝深为45别用一把长为250用钻头钻孔深50时机床已经设定工件零点，当换上丝锥攻丝时，如果两把刀都从设定零点开始加工，丝锥因为比钻头长而攻丝过长，损坏刀具和工件。此时如果设定刀具补偿，把丝锥和钻头的长度进行补偿，此时机床零点设定之后，即使丝锥和钻头长度不同，因补偿的存在，在调用丝锥工作时，零点或Z）补偿了丝锥的长度，保证了加工零点的正确。具长度补偿指令通过执行含有44）和时我们给出一个样刀具在补偿之后移动到离工件表面距离为外一个指令44）指令的，其实我们不必使用这个指令，因为每把刀具都有自己的长度补偿，当换刀时，利用44）43表示存储器中补偿量与程序指令的终点坐标值相加，消刀具长度偏置可用序段43 05与中，假如05存储器中值为16，则表示终点坐标值为72具长度补偿的两种方式(1)用刀具的实际长度作为刀长的补偿（推荐使用这种方式）。使用刀长作为补偿就是使用对刀仪测量刀具的长度，然后把这个数值输入到刀具长度补偿寄存器中，作为刀长补偿。使用刀具长度作为刀长补偿的理由如下：首先，使用刀具长度作为刀长补偿，可以避免在不同的工件加工中不断地修改刀长偏置。这样一把刀具用在不同的工件上也不用修改刀长偏置。在这种情况下，可以按照一定的刀具编号规则，给每一把刀具作档案，用一个小标牌写上每把刀具的相关参数，包括刀具的长度、半径等资料，事实上许多大型的机械加工型企业对数控加工设备的刀具管理都采用这种办法。这对于那些专门设有刀具管理部门的公司来说，就用不着和操作工面对面地告诉刀具的参数了，同时即使因刀库容量原因把刀具取下来等下次重新装上时，只需根据标牌上的刀长数值作为刀具长度补偿而不需再进行测量。其次，使用刀具长度作为刀长补偿，可以让机床一边进行加工运行，一边在对刀仪上进行其他刀具的长度测量，而不必因为在机床上对刀而占用机床运行时3A 轮廓加工内轮廓加工A/ B/C/C/刀具刀具图3功能刀具补偿的交叉点和间断点间，这样可以充分发挥加工中心的效率。这样主轴移动到编程是主轴坐标加上（或减去）刀具长度补偿后的2）利用刀尖在正负之分）作为补偿值。这种方法适用于机床只有一个人操作而没有足够的时间来利用对刀仪测量刀具的长度时使用。这样做当用一把刀加工另外的工件时就要重新进行刀长补偿的设置。使用这种方法进行刀长补偿时，补偿值就是主轴从机床此此补偿值总是负值而且很大。2 具半径补偿概念在轮廓加工时，刀具中心运动轨迹（刀具中心或金属丝中心的运动轨迹）与被加工零件的实际轮廓要偏移一定距离，这种偏移称为刀具半径补偿，又称刀具中心偏移。如图3加工内轮廓时，刀具中心向工件轮廓的内部偏移一个距离；而加工外轮廓时，刀具中心向工件的外侧偏移一个距离，这个偏移，就是所谓的刀具半径补偿。图中，粗实线为工件轮廓，虚线为刀具中心轨迹。本图中的偏移量为刀具半径值。而在粗加工和半精加工时，偏移量为刀具半径和加工余量之和。由于数控系统控制的是刀具中心轨迹，因此数控系统要根据输入的零件轮廓尺寸及刀具半径补偿值计算出刀心轨迹。由此可见，刀具半径补偿在数控加工有着非常重要的作用，根据刀具补偿指令，数控加工机床可自动进行刀具半径补4偿。特别是在手工编程时，刀具半径补偿尤为重要。手工编程时，运用刀具半径补偿指令，就可以根据零件的轮廓值编程，不需计算刀心轨迹编程，这样就大大减少了计算量和出错率。虽然利用工计算量小，生成程序的速度快，但当刀具有少量磨损或加工轮廓尺寸与设计尺寸稍有偏差时或者在粗铣、半精铣和精铣的各工步加工余量变化时，仍需作适当调整，而运用了刀具半径补偿后，不需修改刀具尺寸或建模尺寸而重新生成程序，只需要在数控机床上对刀具补偿参数做适当修改即可。既简化了编程计算，又增加了程序的可读性。刀具半径补偿有种补偿形式。由于能解决程序段之间的过渡问题，要求将工件轮廓处理成圆角过渡如图3此工件尖角处工艺性不好。而且编程人员必须事先估计出刀补后可能出现的间断点和交叉点，并进行人为处理，显然增加编程的难度；而完全按照工件轮廓来编程，因此现代时要求建立刀具半径补偿程序段的后续至少两个程序段必须有指定补偿平面的位移指令（01，03等），否则无法建立正确的刀具补偿。具半径补偿指令根据刀具中心轨迹在程序规定的前进方向的右边时称为右刀补，用之称为左刀补，用41是刀具左补偿指令（左刀补），即顺着刀具前进方向看(假定工件不动)，刀具中心轨迹位于工件轮廓的左边，称左刀补。如图3.2(a)所示。刀补），即顺着刀具前进方向看(假定工件不动)，刀具中心轨迹位于工件轮廓的右边，称右刀补。如图3.2(b)所示。用该指令后，41、42指令无效。图3具半径的左右补偿(a) 外轮廓补偿 (b) 内轮廓补偿5在使用42进行半径补偿时应采取以下步骤：（1）设置刀具半径补偿值：程序启动前，在刀具补偿参数区内设置补偿值。（2）刀补的建立：刀具从起刀点接近工件，刀具中心轨迹的终点不在下一个程序段指定的轮廓起点，而是在法线方向上偏移一个刀具补偿的距离。在该段程序中，动作指令只能用3）刀补进行：在刀具补偿进行期间，刀具中心轨迹始终偏离编程轨迹一个刀具半径的偏移值。在此状态下，01、03都可以使用。（4）刀补的取消：在刀具撤离工件、返回原点的过程中取消刀补。此时只能用01。能刀具半径补偿对直线而言，刀具补偿后的轨迹是与原直线平行的直线，只需要计算出刀具中心轨迹的起点和终点坐标值。如图3加工直线段的起点在坐标原点，终点坐标为A。假定上一程序段加工完后，刀具中心在O点坐标已知。刀具半径为r，现要计算刀具右补偿后直线段OA的终点坐标A。设刀具补偿矢量投影坐标为,则X X YX r r X Y2 2Y r r X Y2 2 X Y2 2 X Y6对于圆弧而言，刀具补偿后的刀具中心轨迹是一个与圆弧同心的一段圆弧。只需计算刀补后圆弧的起点坐标和终点坐标值。如图3加工圆弧的圆心坐标在坐标原点O，圆弧半径为R，圆弧起点A，终点B，刀具半径为r。假定上一个程序段加工结束后刀具中心为A，其坐标已知。那么圆弧刀具半径补偿计算的目的，就是计算出刀具中心轨迹的终点坐标B。设两个坐标上的投影为 ,X Y，则以图3用工完第一个程序段，刀具中心落在B/、点上，而第二个程序段的起点为A/，两个程序段之间出现了断点，只有刀具中心走一个从B/、至A/的附加程序，即在两个间断点之间增加一个半径为刀具半径的过渡圆弧能正确加工出整个零件轮廓。可见，一段，再走一段的控制方法，无法预计到由于刀具半径所造成的下一段加工轨迹对本程序段加工轨迹的影响，相邻两程序段的刀y O x X y K A(X,Y) r Y A(X,Y) B( A( X K x B（b） Y O O R K A(a) r 图3线刀具补偿图3弧刀具补偿/b Xb Yr r r r b bb b R7具中心轨迹之间可能出现间断点或交叉点。为解决下一段加工轨迹对本段加工轨迹的影响，在计算本程序段轨迹后，提前将下一段程序读入，然后根据它们之间转接的具体情况，再对本段的轨迹作适当修正，得到本段正确加工轨迹，这就是功能刀补更为完善，这种方法能根据相邻轮廓段的信息自动处理两个程序段刀具中心轨迹的转换，并自动在转接点处插入过渡圆弧或直线从而避免刀具干涉和断点情况。能刀具半径补偿目前，通常的际所能控制的轮廓只有直线和圆弧，相应的有如下转接线形：直线与直线转接、直线与圆弧转接、圆弧与圆弧转接、圆弧与直线转接。根据两段轨迹的矢量夹角和刀具补偿方向的不同，有以下几种转接过渡方式：缩短型、伸长型、插入型。3 夹具偏置补偿（坐标系偏置）正如刀具长度补偿和半径补偿一样，让编程者可以不用考虑刀具的长短和大小，夹具偏置可以让编程者不考虑工件夹具的位置而使用夹具偏置。当一台加工中心在加工小的工件时，工装上一次可以装夹几个工件，编程者不用考虑每一个工件在编程时的坐标零点，而只需按照各自的编程零点进行编程，然后使用夹具偏置来移动机床在每一个工件上的编程零点。夹具偏置是使用夹具偏置指令59来执行的。还有一种方法就是使用一个工件加工完成之后，加工下一个工件时使用夹角补偿加工中两平面相交为夹角，可能产生超程过切现象，导致加工误差的产生，此时可采用夹角补偿(解决。使用夹角补偿(令时需注意，本指令为非模态指令，只在本程序段内有效，而且只能在指令主要用于加工中心和数控铣床。以上是数控加工中的四种补偿方式，给我们的编程和加工带来很大的方便，能大大地提高生产效率和产品合格率。89 in 0th 0 0ss s s on to as so to to of if s 8th u is in 0 of in is a We in to is a is it , Y is by is s s is we a 0mm 5mm,a is 50mm nd a is 50mm to of 0mm to to to to be if on s if +() 43 a to is 49 is 43 (1we do to ( 43 to s in 49 or 0080 56 if 5 6, ) s to as is as to s to as is to of on to In to a s so on s in to s s no if so on to as to on at on s on of on to to is or 2) to in to is in a to to s a on on is to is s is to of is As a to s a to is In is is of of B/C/C/is be in to on to is is or or in or on to of of to of to on up as is of on s be to to to NC By to at so is in of is to up,42; to is of to at s .2(a)is is of to at s .2(b)is to 41, on 1) in 2) up a s a in of 00 01.(3) up on in a 00, 4) up In to to in to to of s is to is in . a is r, a)b)In -2 s A . A is,of s of is of of , , ,is a se毕业设计开题报告 1结合毕业设计课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文献综述：文献综述无损检测作为无缝钢管生产的后续工序，在保证产品质量方面，起着不可估量的作用，是提高产品附加值的有力手段。对于使用在一定温度和压力范围的无缝钢管，国内质检部门也相应规定采取涡流探伤或超声探伤，而对于使用在高温高压场合的无缝钢管，则需要同时使用涡流探伤和超声探伤。超声无损检测技术，由于其扫描的深度大，可以检测到近外表面以下至钢管内壁的缺陷，因此在无缝钢管的生产中被广泛使用。题介绍在现代工业进程中，无缝钢管主要应用于石油、化工、汽车、船舶、建筑、地质勘探、核工业以及军工等行业，涉及面之广可见一斑 1。因此，人们形象地将无缝钢管称作“现代工业的血管”，其举足轻重的工业地位已经不容置疑。无缝钢管的生产历史可追踪到新中国成立后不久，经过短短地几十年发展，中国已经成为世界上最大的钢管生产国、最大的钢管消费国和最大的净出口国，但中国还远不是钢管生产强国，具体体现在 :对于高钢级、能满足特殊介质腐蚀环境下使用的油井管、管线管和高参数大容量电站锅炉用管等高级专用钢管还依赖于进口 ;高端生产设备和自动检测设备依赖于欧美国家的引进 ;创新能力不足，生产装备国产化进程缓慢 ;技术附加值总体不高，质量控制有待进一步加强，尤其是后续的钢管无损检测重视程度不够，设备配置水平较低。正是因为存在这些待改进的关键因素，使得部分发达国家对中国出口的无缝钢管提出反倾销和反补贴的调查提案屡见不鲜。如何提高无缝钢管的附加值和质量，提升国内外无缝钢管的市场竞争力，减少出口贸易摩擦，成了当前无缝钢管行业必须要面对的抉择。而随着科技的日益进步，无缝钢管的质量检测与评价技术的研究普遍学术界与工程界的重视34。钢管的连续生产工艺决定了检测设备需要全天工作 2，因此，监测设备应具有比较高的工作可靠性；其次，无缝钢管的使用一般都是其关键部件，对其在轧钢的制作过程中所形成的最小缺陷有非常严格的要求，检测设备应该满足高精度的要求；再次为了使产能增加，检测速度与生产速度应该同步，这就要求检测设备应该具有非常高的探伤速度 257。无损检测是检测无缝钢管质量的最有效也是最科学的方法 6。其特点是不损害检测对象的使用性能，应用多种物理原理以及化学现象，对各种工程材料的零部件、结构件进行有效的检测与测试，以此来评价其连续性、完整性、安全性、可靠性以及其物理性能。在检测中，主要检测构件材料中是否有缺陷，并对缺陷的位置、形状、大小、内含物、分布以及取向等方面进行检测，能够提供组织分布应力状态以及机械和物理量等方面的信息 126。内外研究现状目前，国内知名的大型无缝钢管生产商的高端超声无损检测设备一般都依赖于进口。如上海宝钢使用的是德国的司设计的超声自动检测系统 ;天津钢管有限责任公司的则使用了德国国本三菱等公司设计的超声检测设备；武钢则引进了德国本特勒公司的检测设备。纵观整条生产线装备，“多国化”已形成基本局面。产品质量是产品立足于国内外市场的基石。国内无缝钢管行业如不加快自动无损检测设备的自主研发，意味着在不久的将来陷入两难的局面。一方面，受国际原材料和运输费用的继续上扬、人民币持续升值等因素的影响，国内无缝钢管的生产成本在不断提升 2008 年铁矿石基准价上涨 65%，人民币至少升值 8%一 10%。与此同时，国内的先进在线自动无损检测设备一般引自欧美，设备购买和维护费用高昂，导致不少中小企业利润低下 ;另一方面，国外无缝钢管产能将在近几年提升，国外几大能源和原材料大国正在加紧无缝钢管产能增加的投入。如俄罗斯的克兰的州俄罗斯、沙特阿拉伯、澳大利亚等。而这些国家中，绝大部分都拥有先进的自主研发的技术装备，生产调度灵活，设备淘汰更新较快。相比之下，中国的设备更新代价昂贵，消化吸收慢，国产化进程缓慢，先进的在线无损自动检测设备至今仍被欧美垄断。随着近两年来贸易摩擦的加剧，不排除贸易壁垒引起的高端设备引进难度增大的可能性。为此，中国无缝钢管产品的质量要想在未来的国际市场上立足并且迈上钢管生产强国的道路，必须加快无损检测设备的国产化，在保证质量的基础上，大幅度降低生产成本。在近几十年中，国外在超声波检测的技术方面有了较大的发展，在无缝钢管的检测领域大量的采用了超声波检测设备。其中，国外较为成功的超声波检测方法主要有两种：探头静止钢管螺旋前进式、钢管直线进给探头旋转式。（ 1）探头静止、钢管螺旋前进式这种检测方式比较简易，一般在设备上布置多个探头，用水做耦合剂，钢管螺旋亲近经过探头进行探伤。英国其应用方式即为这种检测方式。用了模块化相控振电子检测装置采用的是部分液浸探伤技术以及螺旋式传送方式，并配备小尺寸检测机械装置用于高速螺旋式钢管传送。其探头液浸器在钢管上其导向作用。该设备不仅能够用来检测纵向和横向缺陷、测量管壁厚度以及分层缺陷，还可以用来检测斜向缺陷。采用了一个液浸器，这样能够有效的降低其切换次数，还能用来对关闭变形以及超声耦合进行检验 8。（ 2）探头旋转、钢管直线进给式探头旋转式检测设备对无缝钢管的传动装置的要求较低，能够比较好的避免因钢管旋转而造成的震动对其超声信号的影响，从而大大提高其检测速度。代表着在线超声波无损检测系统的最高水平 ,在这一方面，国内相差甚远。（ 3）钢管不旋转直行，探头静止不动式 9 钢管不旋转直行，探头静止不动的工艺是目前国际上使用较少，仅限于直径在 50工作原理是仪器发射高平电脉冲，直接传递到探头连接线上，触发探头压电晶片产生超声波，向钢管中发射超声波，超声波遇界面返回到压电晶片，通过压电晶片产生高平电脉冲，直接将信号传回处理器。通过大量的探头对钢管进行全覆盖，使其产生超声波，从而能够在钢管的全表面进行扫查，从而达到测量钢管厚度的要求。（ 4）钢管原地旋转、探头沿轴线移动式 10 钢管原地旋转、探头沿轴线移动式的工艺是在早期检测试验时使用较多的工艺，其工作原理是通过仪器发射高频电脉冲，并将其直接传递到探头连接线上，使其触发探头的压电晶片，从而产生超声波，超声波遇到界面返回到压电晶片，并通过压电晶片产生高频电脉冲，直接传回信号处理器 1113。通过探头的移动和钢管的旋转来覆盖是超声波在钢管全表面进行扫查，从而达到检测钢管全体的目的。国内对于超声检测方面的研究相对较晚，从上个世纪 70 年代开始，一些企业和高校开始对探头和探伤仪等相关技术进行研究，并在这一领域取得了相对较大的成就。主要代表是冶金钢铁研究院总院张广纯教授等，在经过 30 多年的深入研究与不断完善，他们通过发射机发射出大功率脉冲信号，在壁厚 1812。从理论研究领域看，我国的研究水平与国际基本同步，但在实际应用方面，我国与国外尚存在一定差距 14。近些年来，我国的工业飞速发展，钢管厂大量涌现，从而对于钢管的质量检测控制也成了历史必然。在这种情况下，国内的许多企业和研究所开始研发具有自主产权的无损检测设备。如鞍山超声仪器工业公司结合研制探伤设备经验，开发了一套钢管在线超声探伤系统，该系统通过接触法，采用电磁机械跟踪以及电子为跟踪相结合的跟踪系统，从而保证焊缝两侧的探头能够始终被覆盖 15；天津钢管厂的白昭仁采用探头高速旋转的方式研制了一套无缝钢管超声检测系统 16；浙江大学和哈尔滨工业大学等其他的一些研究单位也都对水浸超声检测系统的开发做了大量的理论研究及实际工作 17。缝钢管超声检测关键技术无损检测是在不损坏原工件的情况下对工件进行检测的一种方式，无损检测主要有磁粉检测（超声检测（及涡流检测（方法，这些检测方法各有其优缺点 17。本课题采用超声检测，其原理是：在检测时，把具有较强穿透能力的超声波导入到钢管中，在遇到先后声阻抗不一致的交界面是，一部分声波会被反射回来产生回波，系统能够检测到这些回波，并对其进行放大处理，使其转化成数字信号，显示在屏幕上，其反射回来的能量大小与交界面两边的介质声阻抗差异跟交界面的取向以及大小有关 417。超声波检测的精度较高，能够将构件的表面和内部缺陷检测出来，对其缺陷进行精确的定位。但是，其检测过程需要耦合剂，其检测速度也相对较慢。目前超声检测技术 18主要有三种： 1）电磁超声检测在金属试件表面布置线圈，并通以交流电，线圈将产生交变磁场，金属表面随即感应出涡流。电流在磁场中受到洛伦兹力作用，金属在交变应力作用下就会产生应力波，当频率超过 209，就形成了超声波。从电磁超声产生的机理可以看出，该种检测方法也是一种非接触式超声检测。与非聚焦超声纵波测厚相比，电磁超声激发出的横波由于声速较纵波声速小，可用于测量厚度较薄 20的金属试件，且精度更高。在冶金工业，电磁超声已成功应用于无缝钢管的壁厚检测。 2）空气耦合的超声检测实际生产过程中，很多场合都不希望超声检测带有祸合剂，尤其是水。除了激光超声发生器和电磁超声换能器 (空气耦合超声检测技术的研究已经多年，近年来逐渐得到重视，尤其是在材料无损检测 21领域。但是，超声波在空气中的衰减非常厉害，早期的研究由于缺乏合适的换能器，主要集中在低频超声和导波检测技术，如今随着换能器设计制造技术的突破，空气耦合超声检测得到迅速发展，适于野外使用的便携式空气祸合超声探伤仪已投入使用，美国司已研制出商品化的空气耦合超声探伤仪 1122；意大利空军已将空气耦合技术成功用于复合材料的检测。虽然空气耦合技术在近几年来取得了突破性进展，但是离在线检测目标似乎还有很长一段路要走。 3)组合式检测使无损检测任何一种无损检测技术都只能检测材料中某些特定的缺陷。如超声检测对钢管的裂纹、直道、夹杂等缺陷比较敏感，而涡流检测技术则对钢管近表面缺陷比较敏感，对于内部或者靠近内壁缺陷则无法检测。因此，如果试图检测钢管内可能存在的全部缺陷，单靠一种无损检测技术，到目前为止还是相当困难的。为了能检测出无缝钢管中的所有缺陷，采用组合无损检测技术就是一种重要的手段。在油管检测过程中，典型的组合是漏磁和超声组合，实现纵、横缺陷检测及测厚功能，对于高压输送管道、某些化工用管一般采用涡流、超声组合。基于以上方法的比较与分析，本文以无缝钢管的出厂质量检测为研究对象，可确定本文的研究方法为基于水介质超声波检测法 23。参考文献： 1张元奇 . 基于超声技术的无缝钢管缺陷检测系统的设计 D2012. 2李杨辉 . 无缝钢管超声波测厚工艺及装置研究 D2006.

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