PLC控制線切割機(jī)床橫向工作臺系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計
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- 一 設(shè)計任務(wù)
1.1 題目
單片機(jī)控制線切割機(jī)橫向工作臺系統(tǒng)設(shè)計
1.2 任務(wù)
設(shè)計線切割機(jī)橫向工作臺，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）工作臺面尺寸500mm×320mm，加工范圍320mm×250mm
4）工作臺加工最快移動速度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），有時又稱線切割。其基本工作原理是利用連續(xù)移動的細(xì)金屬絲（稱為電極絲）作電極，對工件進(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，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)計線切割機(jī)橫向工作臺，傳統(tǒng)的線切割機(jī)工作臺大多采用反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)或混合式不進(jìn)電動機(jī)作驅(qū)動元件，電機(jī)通過齒輪箱減速驅(qū)動絲杠工作臺。本次設(shè)計PLC單片機(jī)控制線切割機(jī)橫向工作臺，同樣采用步進(jìn)電動機(jī)作為驅(qū)動元件，由電機(jī)通過齒輪箱減速驅(qū)動絲杠工作臺。通過與電機(jī)連在一起的編碼器構(gòu)成檢測控制系統(tǒng)，提高工作臺的運動精度，結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-1。工作臺的結(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)械傳動部件的選擇
1）導(dǎo)軌副的選用 工作臺的拖板沿著導(dǎo)軌往復(fù)運動，因此對導(dǎo)軌的精度、剛度、耐磨性要求較高，其直接影響工作臺的運動精度。要設(shè)計的橫向工作臺用于線切割機(jī)，其要求承受載荷不大，脈沖當(dāng)量小，定位精度高，因此選用直線滾動導(dǎo)軌副。其摩擦系數(shù)小，所需驅(qū)動力小，運動輕便平穩(wěn)，反應(yīng)靈敏。直線滾動導(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)運動需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運動。為滿足脈沖當(dāng)量與定位精度，選用滾珠絲杠副，其傳動精度高，動態(tài)響應(yīng)快，運動平穩(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)電動機(jī)和滾珠絲杠副以后，為圓整脈沖當(dāng)量，放大電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，降低運動部件折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動慣量，需要減速裝置，且應(yīng)有消隙機(jī)構(gòu)。為此本設(shè)計采用無間隙齒輪傳動減速箱。
4)步進(jìn)電機(jī)的選用 要達(dá)到不到本設(shè)計任務(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，提高性價比，可
選用性能比較好的步進(jìn)電動機(jī)，如混合式步進(jìn)電動機(jī)。
5) 檢測裝置的選用 選用混合式步進(jìn)電動機(jī)作為伺服電動機(jī)，可選擇開環(huán)控
制，也可選擇閉環(huán)控制，未滿足任務(wù)要求和確保電動機(jī)在運轉(zhuǎn)過程中不受電
網(wǎng)影響而失步，能實現(xiàn)誤差補(bǔ)償，選用半閉環(huán)控制，在電動機(jī)尾部的轉(zhuǎn)軸上
安裝增量式編碼器，用來檢測電動的轉(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)電動機(jī)的步距角相匹配。
2.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計
1)設(shè)計的橫向工作臺應(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)電動機(jī)配套使用。 ...
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