PLC控制線切割機(jī)床橫向工作臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)
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- 一 設(shè)計(jì)任務(wù)
1.1 題目
單片機(jī)控制線切割機(jī)橫向工作臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.2 任務(wù)
設(shè)計(jì)線切割機(jī)橫向工作臺(tái),主要參數(shù)如下:
1)橫向脈沖當(dāng)量為0.005mm/脈沖
2)重復(fù)定位精度±0.005mm
3)工作臺(tái)面尺寸500mm×320mm,加工范圍320mm×250mm
4)工作臺(tái)加工最快移動(dòng)速度180mm/分鐘
1.3線切割機(jī)的工作原理
線切割是一種電加工機(jī)床,靠鉬絲通過電腐蝕切割金屬(特別是硬材料、行狀復(fù)雜零件)電火花線切割加工(Wire cut Electrical Discharge Machining,簡稱WEDM),有時(shí)又稱線切割。其基本工作原理是利用連續(xù)移動(dòng)的細(xì)金屬絲(稱為電極絲)作電極,對(duì)工件進(jìn)行脈沖火花放電蝕除金屬、切割成型。它主要用于加工各種形狀復(fù)雜和精密細(xì)小的工件,例如沖裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等,成形刀具、樣板、電火花成型加工用的金屬電極,各種微細(xì)孔槽、窄縫、任意曲線等,具有加工余量小、加工精度高、生產(chǎn)周期短、制造成本低等突出優(yōu)點(diǎn),已在生產(chǎn)中獲得廣泛的應(yīng)用,目前國內(nèi)外的電火花線切割機(jī)床已占電加工機(jī)床總數(shù)的60%以上
二 總體方案的確定
設(shè)計(jì)線切割機(jī)橫向工作臺(tái),傳統(tǒng)的線切割機(jī)工作臺(tái)大多采用反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或混合式不進(jìn)電動(dòng)機(jī)作驅(qū)動(dòng)元件,電機(jī)通過齒輪箱減速驅(qū)動(dòng)絲杠工作臺(tái)。本次設(shè)計(jì)PLC單片機(jī)控制線切割機(jī)橫向工作臺(tái),同樣采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件,由電機(jī)通過齒輪箱減速驅(qū)動(dòng)絲杠工作臺(tái)。通過與電機(jī)連在一起的編碼器構(gòu)成檢測(cè)控制系統(tǒng),提高工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)精度,結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-1。工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)主要有拖板、導(dǎo)軌、絲杠副、齒輪副四部分組成。
2.1 機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇
1)導(dǎo)軌副的選用 工作臺(tái)的拖板沿著導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng),因此對(duì)導(dǎo)軌的精度、剛度、耐磨性要求較高,其直接影響工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)精度。要設(shè)計(jì)的橫向工作臺(tái)用于線切割機(jī),其要求承受載荷不大,脈沖當(dāng)量小,定位精度高,因此選用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副。其摩擦系數(shù)小,所需驅(qū)動(dòng)力小,運(yùn)動(dòng)輕便平穩(wěn),反應(yīng)靈敏。直線滾動(dòng)導(dǎo)軌有滾珠與滾柱式兩種,因所需承載不大,故選用滾珠式即可。
2)絲杠螺母副的選用 步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)。為滿足脈沖當(dāng)量與定位精度,選用滾珠絲杠副,其傳動(dòng)精度高,動(dòng)態(tài)響應(yīng)快,運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),壽命長,效率高,預(yù)緊后可消除反向間隙。
3) 減速裝置的選用 選擇了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠副以后,為圓整脈沖當(dāng)量,放大電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩,降低運(yùn)動(dòng)部件折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,需要減速裝置,且應(yīng)有消隙機(jī)構(gòu)。為此本設(shè)計(jì)采用無間隙齒輪傳動(dòng)減速箱。
4)步進(jìn)電機(jī)的選用 要達(dá)到不到本設(shè)計(jì)任務(wù)要求的精度,不必采用高檔次的
步進(jìn)電機(jī),如交流伺服電機(jī)、直流伺服電機(jī),為降低成本,提高性價(jià)比,可
選用性能比較好的步進(jìn)電動(dòng)機(jī),如混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。
5) 檢測(cè)裝置的選用 選用混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為伺服電動(dòng)機(jī),可選擇開環(huán)控
制,也可選擇閉環(huán)控制,未滿足任務(wù)要求和確保電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不受電
網(wǎng)影響而失步,能實(shí)現(xiàn)誤差補(bǔ)償,選用半閉環(huán)控制,在電動(dòng)機(jī)尾部的轉(zhuǎn)軸上
安裝增量式編碼器,用來檢測(cè)電動(dòng)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨
率應(yīng)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角相匹配。
2.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1)設(shè)計(jì)的橫向工作臺(tái)應(yīng)用于線切割機(jī),其控制系統(tǒng)有單坐標(biāo)定位,雙坐標(biāo)定位等功能,所以控制系統(tǒng)應(yīng)選用連續(xù)控制型。
2)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的半閉環(huán)控制,選用PLC單片機(jī)作為控制系統(tǒng)CPU,應(yīng)該能夠滿足任務(wù)要求。
3)選擇合適的電源,與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)配套使用。 ...