數(shù)控旋切機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 高精度數(shù)控旋切機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 摘要 聚四氟乙烯，一般稱作“不粘涂層”，是一種使用了氟取代聚乙烯中所有氫原子的人工合成高分子材料。這種材料具有抗酸抗堿、抗各種有機(jī)溶劑的特點，幾乎不溶于所有的溶劑。同時化學(xué)穩(wěn)定性電絕緣性潤滑性自潤滑性和耐大氣老化性能優(yōu)良，不燃性能良好，力學(xué)強(qiáng)度較高。具有塑料中最耐化學(xué)腐蝕，最佳介電性能和寬廣工作溫度范圍等性能。由于這些特點，使得正聚四氟乙烯在生產(chǎn)生活中應(yīng)用十分廣泛。 現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)的聚四氟乙烯薄膜都是用旋切機(jī)通過加工成為薄膜，加工聚四氟乙烯的旋切機(jī)都是改裝過的木工旋切機(jī)，木板 旋切的精度，厚度要求不高，用機(jī)械控制的旋切機(jī)加工很難達(dá)到要求，并且這種旋切的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，都是由齒輪等機(jī)械零件組織傳動的，多的達(dá)到了 7級傳動，組裝和潤滑要求很高，加工出來的聚四氟乙烯薄膜質(zhì)量不高，成本效率低。 本文所要研究的內(nèi)容是 :高精度數(shù)控旋切機(jī)自動控制系統(tǒng)，它是一個完全拋棄原有機(jī)械式或開關(guān)量式的數(shù)字化系統(tǒng)。由可編程控制 器 原來用凸輪完成的工作交給了高性能的 大大提高了控制精度。設(shè)計通過 ，提高了傳動的精確性，也為加工的均勻，厚度提供了保障，同時減輕了工人調(diào)試安裝的工作量，實現(xiàn)自動化操作，提高了生產(chǎn)效率。 關(guān)鍵詞 ： 聚四氟乙烯 ； 數(shù)控旋切機(jī)； 可編程控制器； 變頻 控制 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 is a of in of to of in At is in to of is in to is is it is to of of of is of C it is an or is by LC to LC of to of of a of NC 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 目錄 摘要 . 1 . 2 第一章緒論 . 5 題的研究背景和研究意義 . 5 控旋切機(jī)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 . 6 控旋切機(jī)的國外研究現(xiàn)狀 . 6 控旋切機(jī)的國內(nèi)研究現(xiàn)狀 . 6 案背景技術(shù)簡介 . 8 控技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展 . 8 編程控制器（ 現(xiàn)狀與發(fā)展 . 8 卡軸旋切技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 . 9 課題的主要研究內(nèi)容 . 10 章小結(jié) . 10 第二章數(shù)控旋切機(jī)系統(tǒng)特性及控制要求 . 10 切機(jī)簡介 . 10 控旋切機(jī)的結(jié)構(gòu)形式 . 11 控旋切機(jī)的特點 . 16 控旋切機(jī)的控制要求 . 17 第三章數(shù)控旋切機(jī)電控系統(tǒng)的硬件設(shè)計 . 17 統(tǒng)概述 . 17 控旋切機(jī)電控系統(tǒng)的方案設(shè)計 . 17 控系統(tǒng)的下位機(jī)硬件設(shè)計 . 19 位機(jī)（ . 19 位機(jī) . 21 頻器 . 22 服驅(qū)動器 . 24 位機(jī)與下位機(jī)的通訊接口 . 26 變頻器接線 . 26 伺服驅(qū)動器接線 . 28 章小結(jié) . 30 第四章 數(shù)控旋切機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 . 30 控旋切機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計方案 . 30 位機(jī) 序設(shè)計 . 30 位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件的設(shè)計 . 31 章小結(jié) . 33 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 第五章結(jié)論與展望 . 34 要研究工作及結(jié)論 . 34 課題的展望 . 34 參考文獻(xiàn) . 36 致謝 . 38 附錄 . 39 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 第一章 緒論 題 的 研究 背景和研究意義 氟樹脂是聚合物結(jié)構(gòu)中含有氟原子的高聚物的產(chǎn)品的總稱，聚四氟乙烯 1綜合性能優(yōu)異，其耐熱性耐寒性都很好，具有廣泛的高低溫使用范圍。其化學(xué)穩(wěn)定性電絕緣性潤滑性自潤滑性和耐大氣 老化性能優(yōu)良，不燃性能良好，力學(xué)強(qiáng)度較高。具有塑料中最耐化學(xué)腐蝕，最佳介電性能和寬廣工作溫度范圍等性能。正聚四氟乙烯的這些特點，使其在生產(chǎn)生活中應(yīng)用十分廣泛，包括通用機(jī)械，電子電氣和化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域 2。 現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)的聚四氟乙烯薄膜都是用旋切機(jī)通過加工成為薄膜 3，加工聚四氟乙烯的旋切機(jī)都是改裝過的木工旋切機(jī)，木板旋切的精度，厚度要求不高，用機(jī)械控制的旋切機(jī)加工很難達(dá)到要求，并且這種旋切的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，都是由齒輪等機(jī)械零件組織傳動的，多的達(dá)到了 7級傳動，組裝和潤滑要求很高，加工出來的聚四氟乙烯薄膜質(zhì)量不高 ，成本效率低。 在旋切機(jī)的控制方面，絕大多數(shù)生產(chǎn)廠家在薄膜生產(chǎn)過程中，主要采用機(jī)械和人工操作相結(jié)合，自動控制程度低，勞動強(qiáng)度大，加工精度不高，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。以單片機(jī)為核心研制成的圓木旋切機(jī)自動控制系統(tǒng)，既可以按加工厚度要求進(jìn)行薄膜旋切，還可以跟蹤進(jìn)刀量和圓木旋轉(zhuǎn)速度來保證薄膜加工厚度均勻性，但由于單片機(jī)的特性，在實際加工中還有一些問題沒有辦法解決。如操作、顯示全是數(shù)碼，對具體應(yīng)用的操作工人來說并不是太方便，故受到一定的限制。 隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，普通機(jī)床已不能滿足加工精度及提高勞動生產(chǎn)率方面的要求。集 微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、機(jī)械技術(shù)于一體的數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)使加工精度提高，產(chǎn)品制造周期縮短，且改善了工作環(huán)境，大大提高了勞動生產(chǎn)率，因而數(shù)控技術(shù)越來越受到生產(chǎn)企業(yè)的重視，數(shù)控機(jī)床得到了廣泛的應(yīng)用旋切機(jī)行業(yè)也不例外，數(shù)控旋切機(jī)的研發(fā)和應(yīng)用勢在必行 4 5。 由此我們采用數(shù)控系統(tǒng)來控制旋切機(jī)的傳動，這樣就減少了傳動的級數(shù)，提高了傳動的精確性，也為加工的均勻，厚度提供了保障； 數(shù)控 系統(tǒng)友善 的人機(jī)交買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 互 裝置 ， 可以減輕工人調(diào)試安裝的工作量，實現(xiàn)自動化操作，提高了生產(chǎn)效率。 控旋切機(jī)的 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 控旋切機(jī) 的國外研究現(xiàn)狀 在工業(yè)發(fā)達(dá)國家數(shù)控旋切機(jī)的研究已經(jīng)達(dá)到了較高的水平，薄膜的制造精度和加工質(zhì)量越來越好，如國外精密旋切機(jī)旋切薄膜的厚度精度可達(dá) 了防止薄膜的開裂和對旋轉(zhuǎn)木段的制動，目前一些國家已采用輥子壓尺代替?zhèn)鹘y(tǒng)的平壓尺。 1970 年加拿大進(jìn)行了游控壓尺的試驗，該壓尺固定安裝，壓尺架用氣動控制，可作水平移動，用這種壓尺對木段加壓穩(wěn)定。法國、美國和加拿大試制了一種振動式旋刀裝置，可提高薄膜質(zhì)量。日本發(fā)明一種微調(diào)裝置，使旋切精度進(jìn)一步提高。此外，國外幾個主要生產(chǎn)膠合板的國家，在提高旋切速度和 提高木材利用率方面都取得了進(jìn)展。如意大利安格洛克里莫納公司制造的機(jī)帶有自動伸縮雙卡軸和加壓裝置轉(zhuǎn)速一般為 2000 /日；加拿大的油壓、雙卡軸、并帶有抗彎裝置的旋切機(jī)，轉(zhuǎn)速 300r/德、美國、加拿大等國還在旋切機(jī)上裝有厚度自動調(diào)節(jié)裝置，可縮短改變厚度的調(diào)整時間。為了提高旋切機(jī)的生產(chǎn)能力，西德、美國、加拿大、芬蘭、意大利等國的旋切機(jī)上，均裝有自動伸縮雙卡軸和防止木芯彎曲的加壓裝置，以及木段轉(zhuǎn)速自動調(diào)節(jié)器等，因此 可使木芯直徑減小。在理論研究方面，一些國家也取得了很大的進(jìn)展。如加拿大 門研究薄膜旋切基本理論， 司在薄膜研究上也有很大的成就。法國 械加工實驗室的 究了高密度木材旋切的瞬間相位交點改進(jìn)的變化，他們用大量研究試驗找出了切削速度和切削角對旋切質(zhì)量的影響，并研究了切削力和這些因素的關(guān)系。為了探索新的旋切技術(shù)，國外正在研究試驗用超聲波進(jìn)行薄膜旋切。 控旋切機(jī) 的國內(nèi)研究現(xiàn)狀 在我國，旋切機(jī)己有較長的使用歷史。 1949 年建國以來， 我國人造板機(jī)械制造業(yè)發(fā)展經(jīng)歷了一個從無到有，從小到大，從測繪仿制到自行研究的全過程。信買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 陽木工機(jī)械有限責(zé)任公司是國內(nèi)最大的人造板與木工機(jī)械研究、生產(chǎn)和出口企業(yè)， 1973年就已經(jīng)開始旋切機(jī)的研發(fā)，并于 1977 年成功生產(chǎn)我國第一臺“液壓雙卡軸恒定線速度旋切機(jī)”，可加工木材直徑達(dá)到 12 120工長度 198275材厚度可達(dá) 軸變速范圍 0 180r/驅(qū)動電機(jī)采用可控硅 以方便的地實現(xiàn)無級變速，并可在設(shè)定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實現(xiàn)恒定線速度，方便與卷板機(jī)構(gòu)配合操作。該設(shè)備的成功研制 可以極大地提高板材生產(chǎn)效率，并可以實現(xiàn)特定應(yīng)用區(qū)段恒功率調(diào)速，從而滿足旋切機(jī)恒功率特性的需求，使電機(jī)容量得到充分利用，節(jié)省能源。 近三年，對于數(shù)控旋切機(jī)的研究主要如下：浙江大學(xué)流體傳動及控制國家重點實驗室的丁攀和浙江農(nóng)林大學(xué)工程學(xué)院的趙大旭 6等提出一種新型數(shù)控旋切機(jī)的結(jié)構(gòu)方案，旋切過程中，隨著聚四氟乙烯剩余直徑減小，兩個驅(qū)動輥分別沿直線進(jìn)給，其進(jìn)給軌跡具有一定夾角，提出了新的旋切公式，這個公式可以兼顧高的木材利用率和寬的加工范圍；廣東城市職業(yè)學(xué)院的魯霞和廈門大學(xué)的胡國清推導(dǎo)出液壓系統(tǒng)流量計算公式，從而得 出旋切過程中液壓缸的流量必須隨刀刃進(jìn)給速度按一定規(guī)律變化，以保證旋切機(jī)正常工作的結(jié)論 7 8；河南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院的丁攀和河南工程學(xué)院的張峻暉等，提出了一種木材產(chǎn)品在線旋切系統(tǒng)的總體設(shè)計方案 9，設(shè)計了以 在線旋切系統(tǒng)的設(shè)計生產(chǎn)提供了指導(dǎo)方向與理論基礎(chǔ)；河北工業(yè)大學(xué)的張濤對旋切機(jī)的進(jìn)給機(jī)構(gòu)提出了采用變導(dǎo)程絲杠進(jìn)給的新設(shè)計，對旋切機(jī)的基本運動及受力參數(shù)進(jìn)行了相關(guān)計算并對關(guān)鍵部件進(jìn)行了有限元分析；漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院的楊素珍提出一種結(jié)合前饋和基于單神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)在線參數(shù)自 整定 真結(jié)果表明該控制器能有效消除系統(tǒng)干擾，且收斂迅速 10 11。 在旋切機(jī)的控制方面，絕大多數(shù)膠合板生產(chǎn)廠家在薄膜生產(chǎn)過程中，主要采用機(jī)械和人工操作相結(jié)合，自動控制程度低，勞動強(qiáng)度大，加工精度不高，影響膠合板產(chǎn)品的質(zhì)量。以單片機(jī)為核心研制成的圓木旋切機(jī)自動控制系統(tǒng)，既可以按加工厚度要求進(jìn)行薄膜旋切，還可以跟蹤進(jìn)刀量和圓木旋轉(zhuǎn)速度來保證薄膜加工厚度均勻性，并且使圓木剩余木芯部分直徑減小為 40右，但由于單片機(jī)的特性，在實際加工中還有一些問題沒有辦法解決。如操作、顯示全是數(shù) 碼，對具體應(yīng)用的操作工人來說并不是太方便，故受到一定的限制。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 案 背景技術(shù)簡介 控技術(shù)的 現(xiàn)狀與發(fā)展 數(shù)控技術(shù)是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)，機(jī)械制造業(yè)的競爭，其實質(zhì)是數(shù)控技術(shù)的競爭 12 13。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看 ，其主要研究熱點有以下幾個方面： （ 1）用戶界面圖形化 ，用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機(jī)軟件研制中最困難的部分之一。 （ 2）科學(xué)計算可視化，科學(xué)計算可視化可用 于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語言表達(dá)，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息。 （ 3）內(nèi)裝高性能 控系統(tǒng) ， 內(nèi)裝高性能 制模塊，可直接用梯形圖或高級語言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標(biāo)準(zhǔn) 戶程序?qū)嵗?，用戶可在?biāo)準(zhǔn) 戶程序基礎(chǔ)上進(jìn)行編輯修改，從而方便地建立自己的應(yīng)用程序。 （ 4） 模塊化、專門化與個性化是為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床多品種、小批量的特點，機(jī)床結(jié)構(gòu)模塊化，數(shù)控功能專門化使機(jī)床性能價格比顯著提高并加快優(yōu)化。硬件模塊化易于實現(xiàn) 數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如 儲器、位置伺服、 入輸出接口、通訊等模塊，做成標(biāo)準(zhǔn)化系列化產(chǎn)品，通過積木方式進(jìn)行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。個性化是近幾年來特別明顯的發(fā)展趨勢。 編程 控制器（ 的 現(xiàn)狀與發(fā)展 目前，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的發(fā)展， 由最初一位機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在的以 16 位和 32 位微處理器構(gòu)成的微機(jī)化 且實現(xiàn)了多處理器的多通道處理。如今， 術(shù)已非常成熟，不僅控制功能增強(qiáng)，功耗和體積減小 ，成本下降，可靠性提高，編程和故障檢測更為靈活方便，而且隨著遠(yuǎn)買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 程 I/O 和通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理以及圖象顯示的發(fā)展，使 用于連續(xù)生產(chǎn)過程控制的方向發(fā)展，成為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的一大支柱 14。 經(jīng)過 30 多年的發(fā)展， 十分成熟與完善，在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，應(yīng)用大致可以歸納為 :用于順序控制、用于過程控制、用于運動控制、用于遠(yuǎn)程控制、用于信息控制 16。 現(xiàn)在，世界上有 200 多家 產(chǎn)廠家， 400 多品種的 品 ，按地域可分成美國、歐洲、和日本等三個流派產(chǎn)品，各流派 品都各具特色。其中，美國是 產(chǎn)大國，有 100 多家 商，著名的有 司、通用電氣（ 司、莫迪康（ 司。歐洲 品主要制造商有德國的西門子（ 司、 司、法國的 司。日本有許多 造商，如三菱、歐姆龍、松下、富士等，韓國的三星（ ，這些生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品占有 80%以上的 場份額。 卡軸旋切技術(shù) 的 現(xiàn)狀 和發(fā)展趨勢 近年來，社會各界己明顯意識到森林資源 的危困，我國旋切機(jī)的研究正在木材高效利用方面做文章，研制出了木材利用率高的旋切機(jī)，即無卡軸旋切。這種旋切機(jī)與傳統(tǒng)的旋切機(jī)不同。傳統(tǒng)的木材旋切薄膜采用有卡軸旋切，軸旋切機(jī)，由于存在卡芯，小于一定直徑的木材就無法旋切，這些機(jī)械式的單卡木段旋切后的剩余木芯直徑大?？^直徑越大，木段旋切后的剩余木芯直徑也越大，這無疑是給日趨枯竭的木材資源雪上加霜。如果采用卡頭直徑小，在旋切大直徑木段時，由于木段 和卡頭的接觸面太小， 木段承受不了切削所需的扭矩，而使木段擰芯出現(xiàn)打滑 現(xiàn)象。 無卡軸旋切機(jī)的研制成功使我國的膠合板設(shè)備有了一個 較大進(jìn)步 15 16。 近年來 ，數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用和計算機(jī)技術(shù)的普及，預(yù)示著高新科技正在向各個 領(lǐng)域進(jìn)軍，無卡軸旋切機(jī)將向?qū)崿F(xiàn)自動控制方向發(fā)展 17。在旋切過程中，可以根據(jù)旋切材料生產(chǎn)工藝的狀況，預(yù)先制定各種 工藝參數(shù)，從而自動控制整個生產(chǎn)過程，大大降低了勞動強(qiáng)度，簡化了操作過程，提高了生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 課題 的主要研究內(nèi)容 本課題的主要 研究內(nèi)容是 基于 計 ，包括控制 系統(tǒng) 的方案設(shè)計、硬件設(shè)備選型和連接、 摸屏程序 的 設(shè)計和編寫。 根據(jù)數(shù)控 旋切機(jī) 的控制要 求，對整個數(shù)控 旋切機(jī) 控制系統(tǒng)的配電圖和 成整個系統(tǒng)的電氣設(shè)計，并依照電氣設(shè)計圖進(jìn)行配電接線和 觸摸屏監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)控機(jī)床啟?？刂?、數(shù)據(jù) 實時 顯示、參數(shù)設(shè)置、報警 信息 顯示 等功能 。 章 小結(jié) 本章 在介紹課題 背景 和研究意義的前提下，重點介紹了 數(shù)控旋切機(jī) 的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ，數(shù)控 技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，可編程程控制 器 展 現(xiàn)狀等 方案 背景 技術(shù) ，最后對本課題主要研究內(nèi)容進(jìn)行了闡述。 第二章數(shù)控旋切機(jī)系統(tǒng)特性及 控制要求 切機(jī) 簡介 旋切是旋轉(zhuǎn)主運動與水平或垂直方向進(jìn)給運動互相配合 ， 刀具沿切向以片材厚度將棒材連續(xù)展開的一種加工方法。例如 ， 高位式聚氨酯軟泡旋切是將被加工的海綿柱置于張緊的帶刀上方 ， 邊轉(zhuǎn)動邊慢慢下降進(jìn)給 ； 低位式則是海綿柱在帶刀下方只轉(zhuǎn)動不進(jìn)給 ， 由帶刀向下進(jìn)給 ； 數(shù)控旋切機(jī)和數(shù)控旋切機(jī)加工則是使棒料卡在頭軸與尾軸之間被帶動回轉(zhuǎn) ， 旋刀沿水平方向向棒料中心線進(jìn)給 ， 旋刀沿切向旋切出連續(xù)而薄的片帶 ， 頭尾軸回轉(zhuǎn)一周的旋刀徑向進(jìn)給量 ， 即為片帶厚。 旋切機(jī)主要由卡軸箱、刀床、刀床進(jìn)給機(jī)構(gòu)、機(jī)座、主傳動系統(tǒng)及操縱控制系統(tǒng)等部分組成 18。卡軸箱分左、右兩部分，用來夾持并帶動木段旋轉(zhuǎn)。刀床用于 安裝旋刀和壓尺，并根據(jù)旋切的薄膜厚度來調(diào)節(jié)壓尺位置，以保證所需的壓榨買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 率。刀床進(jìn)給機(jī)構(gòu)由進(jìn)給箱及進(jìn)刀座兩部分組成，進(jìn)給箱用來改變薄膜的旋切厚度，而進(jìn)刀座把進(jìn)給箱輸出軸的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)榈洞驳闹本€進(jìn)給運動?，F(xiàn)代大型旋切機(jī)還設(shè)有防彎壓輥裝置。以上部件都裝在機(jī)座上。機(jī)座用型鋼焊接或用鑄鐵鑄成箱形結(jié)構(gòu)，具有良好的強(qiáng)度、剛度和抗振性能。還要讓料在旋切過程中不至于轉(zhuǎn)速變化而影響薄膜厚度，主傳動的功率是旋切機(jī)中耗能最大的部位。操縱控制系統(tǒng)主要通過對操縱把柄的位置轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)旋切的各個功能。 旋切機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)包括旋切木段的最大 長度、最大直徑、旋切薄膜的厚度、旋切刀片的長度、卡軸和卡爪的直徑、卡軸轉(zhuǎn)速和主電機(jī)功率等。 控旋切機(jī)的結(jié)構(gòu) 形式 一般情況下，數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)相對于普通型的要簡單一些，但制造精度以及各方面的配合要求較高。本機(jī)主要由進(jìn)給系統(tǒng)、夾持機(jī)構(gòu)、有卡 卡頭 動系統(tǒng)、刀頭擺動機(jī)構(gòu)、數(shù)控系統(tǒng)七部份組成 19，如圖 給步進(jìn)電機(jī)通過大小齒輪以及蝸輪、蝸桿連接滾珠絲桿，驅(qū)動刀架，構(gòu)成減速后的進(jìn)給系統(tǒng)、主要完成進(jìn)給切削功能；安裝在擠壓板架上的小摩擦輥和安裝在橫梁上的兩根大摩 擦輥由導(dǎo)向機(jī)構(gòu)組成具有夾持功能的機(jī)械機(jī)構(gòu)，用于夾持木芯；主驅(qū)動電機(jī)通過減速機(jī)拖動橫梁上的兩根大摩擦輥轉(zhuǎn)動，經(jīng)同步鏈輪將動力傳遞到擠壓板架上的小摩擦輥構(gòu)成木芯驅(qū)動系統(tǒng)，通過表面摩擦力帶動木芯旋轉(zhuǎn)；旋刀安裝在刀架上并由刀頭擺動機(jī)構(gòu)實現(xiàn)切角調(diào)整（即改變后角的置，后角控制接近 a= 的值，來實現(xiàn)本課題中切角的調(diào)整的目的），刀架上安裝了大刀具，使開始切削時把木頭切圓，以保護(hù)主刀具；同時橫梁固定在機(jī)座上。底箱內(nèi)安裝了由數(shù)控系統(tǒng)控制的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，用以實現(xiàn)有卡、無卡軸的轉(zhuǎn)換功能；大 來 完成大、小卡頭的轉(zhuǎn)換功能；底輥安裝在底箱上，在放入木頭時，與三個主輥協(xié)同運轉(zhuǎn)，自動尋找聚四氟乙烯的中心，實現(xiàn)自動定心功能，整個加工過程中，完全可以達(dá)到無人干預(yù)，所以整個設(shè)備可以封閉化，這樣提高了安全度。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 摩察輥） 圖 控 旋切機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 數(shù)控旋切機(jī)中旋切木段 的 受力情 況：示。旋切時旋刀對木段的作用力有切削力 力 對木段的擠壓力削力與旋刀相對木段的運動方向一致，其大小與木段的樹種、旋切長度以及切削條件等因素有關(guān)。劈力是旋刀前面作用于薄膜帶并使它反向彎曲的力，導(dǎo)致木材沿切削力作用方向劈裂，在薄膜背面形成大量裂紋，它主要由切削角、樹種及切削條件等決定。旋切對木段的擠壓力指向并垂直于木段表面，在很大程度上取決于旋切條件，如旋切后角和木段直徑。有壓尺作用時旋刀對木段的作用力與沒有壓尺作用時相比是有些差別的。它還應(yīng)包括由壓 尺引起的附加作用力。旋刀作用于木段的合力 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 圖 切 和壓尺對木段的作用力 壓尺對木段的作用力有壓榨力 摩擦力 榨力通過旋刀刀刃指向木段，它與壓榨率及壓尺形式有關(guān)。壓尺與薄膜的摩擦阻力與壓榨力及薄膜和壓尺間的摩擦系數(shù)有關(guān)。壓尺作用于木段的合力為 刀和壓尺對木段的總作用力 按單位旋切長度上的切削阻力來估算，其作用方向與水平面的夾角在 40 70。 旋切機(jī)的工作過程如圖 作時，聚四氟乙烯是卡在兩個固定的驅(qū)動輥和不斷向前進(jìn)給的壓尺輥 之間的。驅(qū)動輥的作用是給聚四氟乙烯摩擦力使其做旋轉(zhuǎn)的主運動，同時壓尺輥不斷向前做進(jìn)給運動，以保證刀具能連續(xù)不間斷的切削聚四氟乙烯。所以當(dāng)薄膜厚度是個定值時，刀具進(jìn)給的速度是時間的函數(shù)。 這里我們假定板厚為 m，聚四氟乙烯的初始直徑為 四氟乙烯轉(zhuǎn)速為 n，驅(qū)動輥與壓尺輥直徑均為 d，驅(qū)動輥轉(zhuǎn)速為 個驅(qū)動輥的中心距為 a，刀具的進(jìn)給速度為 v，刀刃在平面坐標(biāo)系上的水平位移坐標(biāo)為 x。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 圖 切機(jī) 主要工作部分二維示意圖 這里我們假設(shè)兩個驅(qū)動輥跟聚四氟乙烯之間是沒有相對滑動的，三個驅(qū)動輥中， 1和 2是固定不動 的，在旋切機(jī)工作過程中，驅(qū)動輥 3由液壓缸驅(qū)動，一邊做自轉(zhuǎn)運動，提供聚四氟乙烯旋轉(zhuǎn)的摩擦力，一邊做進(jìn)給運動，推動聚四氟乙烯直線運動。驅(qū)動輥的線速度與聚四氟乙烯的線速度是相等的，即： Dn=d刀與驅(qū)動輥 3 固連，并且在驅(qū)動輥 1 和 2 的水平中心面上，由圖我們得到刀刃的坐標(biāo)為： 為了得到刀刃的進(jìn)給速度，對上式兩邊求導(dǎo)，得： 由于 Dd=d以 從上式可看出，在 d、 a、 m 確定的情況下，刀刃進(jìn)給速度 v 與圓木直徑 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 有關(guān)，在旋切過程中 D 越來越小， v 隨之越來越大。 m 值越大，旋切機(jī)的刀刃進(jìn)給速度變化 越快。又因為當(dāng)木材轉(zhuǎn)一圈時，在水平位移上前進(jìn)了兩個板厚的位移，所以與 v 對應(yīng)旋切時間 t 的近似計算如下： 兩邊積分 得 即 由上 式 可看出，在 d、 a、 刃進(jìn)給速度 的 推移逐漸增大。 的時間越少。因為在旋切機(jī)工作過程中，驅(qū)動輥的轉(zhuǎn)速是不變的，所以隨著聚四氟乙烯由于被切削而直徑變小，聚四氟 乙烯的轉(zhuǎn)速是不斷變大的。為了保證薄膜厚度的均勻性，就要求我們要對刀具的進(jìn)給速度進(jìn)行精確的控制?？梢钥闯觯S著時間增加，刀具速度越來越快，為了保證薄膜旋切質(zhì)量，要求液壓缸的伸出速度能很好地跟蹤其變化 20。 由于主動輥的存在，那么它的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了夾持聚四氟乙烯的最大直徑 示，這時的壓頭的作用也同樣是一個主動輥。在圖 3知主動輥 1 3 的半徑都為 r，利用主輥 1、 2的中心線與主輥 3之間的距離為 L，可得，聚四氟乙烯的半徑 得 ： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 圖 卡旋切機(jī)最大夾持示意圖 控旋切機(jī) 的 特點 現(xiàn)有的無卡軸旋切機(jī)都是采用液壓油缸來推動摩擦輥夾緊木芯進(jìn)給，因液壓進(jìn)給系統(tǒng)屬柔性傳動系統(tǒng)，其進(jìn)給速度會因負(fù)載大小而變化。本機(jī)采用聚四氟乙烯軸心固定不動，用伺服電機(jī)驅(qū)動高精度的滾珠絲杠，帶動刀架水平硬性進(jìn)給，用計算機(jī)的實時控制功能，不斷地跟蹤主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速，及時地調(diào)整進(jìn)給電機(jī)的轉(zhuǎn)速，最終旋切生產(chǎn)出符合要求的薄膜。 數(shù)控旋切機(jī)的 特點： （ 1）旋切速度快，生產(chǎn)效率高。用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，可作無級調(diào)速，實現(xiàn)恒線速旋切，充分利用數(shù)控系統(tǒng)的能力，大大提高了生產(chǎn)效率，目前卡軸的最高轉(zhuǎn)速達(dá) 400r/大 旋切速度達(dá) 5m/s。 （ 2） 采用可編程控制器，自動控制系統(tǒng)安全穩(wěn)定，可以根據(jù) 不同 加工材料、不同加工工藝 進(jìn)行 定制 控制 過程。 （ 3）采用友好的人機(jī)界面，簡單好用，自動化程度高，縮短了輔助操作時間。 （ 4）整機(jī)一體化，自動化程度高，維護(hù)方便。對操作者技術(shù)素質(zhì)要求較低，參數(shù)設(shè)定好以后，一鍵即可完成全部操作。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 控旋切機(jī) 的控制要求 用 數(shù)控系統(tǒng)來控制旋切機(jī) 的 傳動，主要 旋切 聚四氟乙烯 薄膜 ，旋切厚度可以達(dá)到 主軸 轉(zhuǎn)速達(dá)到 5分， 旋切機(jī)機(jī)床寬度達(dá)到 1米 。 第三章數(shù)控旋切機(jī) 電控系統(tǒng) 的硬件 設(shè)計 統(tǒng) 概述 數(shù)控旋切機(jī)的控制系統(tǒng)主要組成如圖 戶根據(jù)加工的要求產(chǎn)生的加工參數(shù)， 經(jīng)上位機(jī)把數(shù)據(jù)裝入由可編程 控制器 成的下位機(jī)，根據(jù)機(jī)床反饋的信息去控制進(jìn)給伺服系統(tǒng)、主運動輥的轉(zhuǎn)動、壓尺輥的反饋狀態(tài)等。 數(shù)控旋切機(jī)下位機(jī)上位機(jī)進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)反饋系統(tǒng)主軸轉(zhuǎn)動系統(tǒng)圖 控 旋切機(jī)的基本組成 控旋切機(jī)電控 系統(tǒng)的 方案設(shè)計 數(shù)控旋切機(jī)的 電控系統(tǒng)主要 有 人機(jī)交互裝置（ 、 可編程控制器（ 、驅(qū)動器和電機(jī)等構(gòu)成。 P L 服電機(jī)聚四氟乙烯旋轉(zhuǎn)進(jìn)給電機(jī)電流傳感器反饋信號人機(jī)（ 圖 控 旋切機(jī) 電控 系統(tǒng) 如 圖 控旋切機(jī) 的主要控制對象為 主軸 驅(qū)動電機(jī)和 進(jìn)給 電機(jī)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 18 伺服 電機(jī) ：為主驅(qū)動電機(jī) ,用來驅(qū)動無卡軸旋切機(jī)的主動輥的運轉(zhuǎn) ,主要功能讓聚四氟乙烯在不打滑的狀態(tài)下完成設(shè)定的運轉(zhuǎn)形式轉(zhuǎn)動；聚四氟乙烯的轉(zhuǎn)動形式是恒線速還是恒轉(zhuǎn)速 , 在系統(tǒng)的“參數(shù)設(shè)置”中是可以設(shè)置的 , 默認(rèn)狀態(tài)為恒轉(zhuǎn)速 21 25。 進(jìn)給電機(jī) :為刀床進(jìn)給電機(jī) ,它帶動變速齒輪從而改變了力矩 ,變速齒輪又帶動絲杠 ,使絲杠具有足夠的力矩讓刀床按系統(tǒng)指令進(jìn)行旋切加 工 ,刀床進(jìn)給速度由卡軸的參數(shù)和薄膜厚度來決定 。 在主電機(jī)回路中安裝了相應(yīng)的傳感器 ,檢測主電機(jī)的電流變化 ,給控制系統(tǒng)提供控制參考數(shù)據(jù) ,判斷旋切工況 ,輸出控制指令給主電機(jī)和振動電機(jī) ,實現(xiàn)振動旋切的同時旋切進(jìn)刀根據(jù)原材料和加工過程參數(shù)變化而變化 ,即閉環(huán)加工 , 最終實現(xiàn)柔性旋切。 操作人員通過人機(jī)界面給出旋切厚度，顯示所設(shè)的參數(shù)和系統(tǒng)運行狀態(tài)，并且計算和查表得到電機(jī)轉(zhuǎn)速值，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器和放大器變?yōu)橄鄳?yīng)的模擬信號，通過電壓方式控制刀具進(jìn)給機(jī)構(gòu)驅(qū)動設(shè)備，或者通過 。刀具進(jìn)給機(jī)構(gòu)通過反饋測量接口反饋聚四氟乙烯旋切時的直徑，再通過控制 刀具進(jìn)給機(jī)構(gòu) 22驅(qū)動設(shè)備是一臺變頻器 23，控制系統(tǒng)核心可編程控制器 實現(xiàn)旋切速度控制的變頻通訊器， 急開關(guān)等。聚四氟乙烯在旋切加工過程中的各個開關(guān)量以及數(shù)據(jù)存儲傳送通過 給量通過在線傳感器轉(zhuǎn)換成脈沖量反饋到 計算機(jī)控制系統(tǒng)計算出其相應(yīng)的頻率， 口和變頻通訊器，進(jìn)給驅(qū)動電動機(jī)對于給定的對應(yīng) 頻率，實現(xiàn)對旋切加工的實時動態(tài)調(diào)速，進(jìn)給速度再通過檢測反饋系統(tǒng)反應(yīng)到 給系統(tǒng)的正反轉(zhuǎn)控制也是通過 制系統(tǒng)的通過頻率脈沖輸入信號，實現(xiàn)了對旋切過