木工锯片磨削机PLC程序控制系统设计.doc
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1、木工锯片磨削机程序控制系统设计摘 要随着我国锯木市场的蓬勃发展,硬质合金圆锯片大受欢迎,而锯齿的磨削一直是由专业技术人员靠经验完成,精度不够高,效率比较低,于是锯片磨削机应运而生,它是一种对圆锯片进行磨削加工的机器,是机械与自动化结合的典型产物,具有中国企业智能化发展的典型特征。运用数控技术,将具有控制功能的PLC引入机械加工中,使高精密的磨削技术成为轻而易举的事,能使锯片保持精确而锋利的齿型,并减少人工和时间上的浪费,大大提高了工作效率。根据磨削锯齿的角度,锯片的磨削可以分为磨削锯齿的前角、后角、侧角。根据此分类锯片磨削机可分为前角磨齿机、后角磨齿机和侧角磨齿机。本文主要研究其中的侧角磨削机
2、锯片侧角磨削机。文章介绍了合金圆锯片磨削机及其数控机床在国内外的现状及其发展趋势,详细的论述了锯片侧角磨削机的工作原理和锯齿刃磨技术。通过对锯片侧角磨削机系统的分析,了解了单齿磨削工艺流程和自动磨削工艺流程。通过对锯片侧角磨削机机械装置和工艺流程的研究设计了PLC核心控制系统、人机界面及两者间的通讯,控制系统的设计介绍了整个控制系统的硬件构造和电气连接。系统的软件设计部分介绍了PLC关键程序和人机界面的设计。文章的最后讨论了该控制系统的不足和改进方向,并对锯片侧角磨削机的前景作了展望。关键词:硬质合金圆锯片;磨削机;PLC;人机界面- I -Woodworking saw blade grin
3、ding machine control system designAbstractWith the increasing development of the woodworking, metal circular saw blade has been widely used, But the saw used to be grinded by professional, it. Is inefficient and low of the require precision. So saw blade grinding machine has been invented. It is a k
4、ind of machine which is used to grind the round saw blades. It is the typical product of the combination of mechanism and automation, representing the unique intellectualization of Chinese corporations. With the numerical control technology and adding the PLC which have control function to the machi
5、ne, it can easily apply to the industrial process and also help the blades maintain a precise and sharp saw tooth. The point is that it can cut the waste of manual work and save more time, making the process much more efficiently.According to the angles grinded, the grinding can be categorized into
6、three kinds: grinding the front angle, grinding the side angle and grinding the side angle. And from this, the machine can be classified into front angle grinding machine, side angle grinding machine and side angle grinding machine. This design project for graduation will focus on the side angle gri
7、nding machine.The essay will introduce the development of the round saw blade grinding machine home and abroad, analyse the working principle and technological process of the side angle grinding machine. It will design the core controlling system of the machine on the basis of studying the machinery
8、 device and technological process. After that, the essay will introduce the hardware structure and the software driving module of the whole controlling system.The essay discuss the defects of the design and the prospect of the side angle grinding machine in the end.Key words:metal circular saw blade
9、;grinding machine;PLC;man-machine interface目录摘 要IAbstractII1.绪论11.1 数控技术的发展11.1.1 数控技术的基本概念11.1.2 数控技术的发展趋势11.1.3我国数控技术历程和现状21.2 锯齿磨削的现状31.2.1 锯齿磨削的现状31.2.2 锯齿磨削机的现状与发展前景31.3 研究内容和主要工作42 硬质合金锯片刃磨工艺流程分析52.1 锯片侧角磨削机工艺流程分析52.1.1 总体功能概述52.1.2设定功能62.1.3手动功能72.1.4自动功能73 锯片侧角磨削机硬件设计83.1硬件部分总体分析、设计83.2控制核心P
10、LC选型83.2.1控制点确定83.2.2PLC选型93.3其它硬件的选型、设计114. 锯片侧角研磨机软件设计134.1 PLC软件设计134.1.1 编程软件选型及介绍134.1.2 PLC程序设计144.2 人机界面软件设计214.2.1 软件选型及介绍214.2.2 人机界面功能需求分析224.2.3 人机界面详细设计235 锯片侧角磨削机控制系统总体调试315.1 PLC程序调试315.2 人机界面调试31总结33致谢34参考文献35- 35 -1.绪论1.1 数控技术的发展1.1.1 数控技术的基本概念数控又称数字控制是综合了计算机、自动控制、电机、电气传动、测量、监控、机械制造等
11、学科领域最新成果而形成的一门边缘科学技术。在现代机械制造领域中,数控技术已成为核心技术之一,是实现柔性制造、计算机集成制造、工厂自动化的重要技术之一。数控技术较早地应用于机床装备中,所以现在数控技术具体指机床数控技术。11.1.2 数控技术的发展趋势在现代制造系统中,数控技术是关键技术,它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体,具有高精度、高效率、柔性自动化等特点,对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。当今世界各国制造业广泛采用数控技术,以提高制造能力和水平,提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资
12、,不仅大力发展自己的数控技术及其产业,而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。因此大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展,提高综合国力和国家地位的重要途径。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,其技术范围覆盖很多领域:机械制造技术;信息处理、加工、传输技术;自动控制技术;伺服驱动技术;传感器技术;软件技术等。从目前世界上数控技术发展的趋势来看,其主要研究热点有以下几个方面。21.高速、高精度化高速切削加工不仅可以提高生产效率,而且可以改善加工质量,所以自20世纪90年代初以来,便成为机床技术重要的发展方向。各国相继推出了
13、许多主轴转速10 000 r/rain至60 000 r/min以上的加工中心和数控铣床。高速切削加工正与硬切削加工、于切削和准干切削加工以及超精密切削加工相结合;正从铣削向车、钻、镗等其他工艺扩展;正向较大切削负荷方向发展。32.智能化、开放式、网络化2l世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统,智能化的内容包括在数控系统中的各个方面:为追求加工效率和加工质量方面的智能化,如加工过程的自适应控制,工艺参数自动生成;为提高驱动性能及使用连接方便的智能化,如前馈控制、电动机参数的自适应运算、自动识别负载、自动选定模型、自整定等;简化编程、简化操作方面的智能化,如智能化的自动编程、specid Re
14、pons综述能化的人机界面等;还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。43.环保化随着人们环境保护意识的加强,对环保的要求越来越高。不仅要求在机床制造过程中不产生对环境的污染,也要求在机床的使用过程中不产生二次污染。在这种形势下,装备制造领域对机床提出了无冷却液、无润滑液、无气味的环保要求,机床的排屑、除尘等装置也发生了深刻的变化。上述绿色加工工艺愈来愈受到机械制造业的重视。54.采用五轴联动加工和复合快速力采用五轴联动对三维曲面零件的加工,可用刀具最佳几何形状进行切削,不仅粗糙度好,而且效率也大幅度提高。一般认为,1台五轴联动机床的效率可以等于2台三轴联动机床,特别是使用立
15、方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢工件时,五轴联动加工可比三轴联动加工发挥更高的效益。但过去因五轴联动数控系统、主机结构复杂等原因,其价格要比三轴联动数控机床高出数倍,加之编程技术难度较大,制约了五轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现,使得实现五轴联动加工的复合主轴头结构大为简化,其制造难度和成本大幅度降低,数控系统的价格差距缩小,因此促进了复合主轴头类型五轴联动机床和复合加工机床(含五面加工机床)的发展。1.1.3我国数控技术历程和现状1、我国数控技术发展现状及问题我国数控技术起步于20世纪50年代末期,经历了初期的封闭式开发阶段,“六五”、“七五”期间的消化吸收、引进技术阶段,“八
16、五”期间建立国产化体系阶段,“九五”期间产业化阶段,现已基本掌握了现代数控技术,建立了数控开发、生产基地,培养了一批数控专业人才,初步形成了自己的数控产业。目前,较具规模的企业有广州数控、航天数控、华中数控等,生产了具有中国特色的经济型、普及型数控系统。经半个世纪的发展,产品的性能和可靠性有了较大的提高,逐渐被用户认可,在市场上站稳了脚跟。但是由于系统技术含量低,产生的附加值少,不具备与进口系统进行全面抗衡的能力,只在低端市场占有一席之地,还不能为我国数控产业起到支撑的作用,与国外相比,还有不小的差距。主要问题有以下几方面:(1) 低技术水平的产品竞争激烈,互相靠压价促销;(2) 高技术水平、
17、全功能产品主要靠进口;(3) 配套的高质量功能部件、数控系统附件主要靠进口;(4) 应用技术水平较低,联网技术没有完全推广使用;(5) 自行开发能力较差,相对有较高技术水平的产品主要靠引进图纸、合资生产或进口件组装。1.2 锯齿磨削的现状1.2.1 锯齿磨削的现状随着我国木材加木工业的不断发展,各木材制造生产厂商不断涌现,对硬质合金锯片的需求量不断增加,因而硬质合金锯片的市场潜力很大,许多锯片专业生产厂商都在不断更新设备,以提高生产效率和增加经济效益。然而,在实际锯材生产中,由于磨削技术水平低和使用不当,往往使锯片达不到工艺质量要求,使用寿命不到设计的一半。这不仅仅影响产品质量,而且增加了费用
18、支出。通常锯片的磨削工作是由维修工完成的,由于这项工作技术性很强,又属于辅助工序,而且操作时间不固定,因此磨削工作往往是锯材加工生产管理中比较薄弱的环节。1.2.2 锯齿磨削机的现状与发展前景鉴于锯片磨削比较困难,需要专业人员进行,磨削不好不但起不到提高工作效率,提高加工质量的效果,还将直接影响到锯片使用寿命。同时,为了降低加工成本,提高效率,更考虑到数控技术发展的大趋势,锯齿磨削机产生了。采用PLC作为控制核心,能够充分利用其丰富软件功能来达到控制目的,从而克服原控制部分因由传统的继电器和接触器组成,触点多、线路复杂而带来的种种弊端。锯齿磨削机的产生极大的提高了效率,但是,在我国,由于人力资
19、源丰富,最主要是磨齿机价格比较高,初期投资比较大,锯齿的磨削要几台机器来完成,集成度不够高,这些因素直接影响到了磨齿机的推广与应用。所以目前为止磨齿机的应用还是比较局限的。另外一方面,目前所用的锯齿磨削机主要来自进口,我国在该方向上的研究比较少,技术不够成熟,虽然也有厂家生产出了技术含量很高的机器,但是受长期进口的影响,采用国产磨削机的还是比较少。6从现在存在的问题来看,我国锯齿磨削机的研究需要解决以下几个方面的问题,以便达到广泛应用,提高效率,精度,取代进口的目的。第一,精度上要加强,达不到精度要求的机器没有实用性。第二,降低成本,当然这不能通过降低质量来实现,国产机器本来在质量上就不比别人
20、强,如果质量上有问题,那就彻底没有了市场。第三,提高集成度,目前多采用多台机器磨削锯齿,我们可以想办法用一台机器来代替,从而降低成本,提高简洁性和实用性。71.3 研究内容和主要工作基于锯齿磨削机的市场需求和发展前景,以及数控技术的发展趋势,我们决定对锯齿磨削机进行研究,锯齿磨削机是一种特殊的数控机床,用于磨削硬质合金锯片,磨削机根据磨削角度分成三种:锯片前角磨削机、锯片侧角磨削机和锯片后角磨削机。本文针对其中的一种锯片侧角磨削机的控制系统进行研究。主要完成以下工作:研究国内外数控技术的发展状况,了解锯片磨削机的产生背景,现状和发展前景。深入研究锯齿磨削的工艺流程,分解其动作步骤,作为锯片磨削
21、机自动执行的依据。对锯片侧角磨削机控制系统进行硬件部分的总体分析,确定控制点,完成控制核心PLC以及其他硬件的选型。完成PLC主要程序的设计。完成人机界面的设计(由于我们的主要工作是研究该控制系统,所以不开发人机界面,而选用Hitech公司的PWS500系统进行设计)。硬件设备的连接与调试。软件部分的调试。研究总结,不足分析与展望2 硬质合金锯片刃磨工艺流程分析2.1 锯片侧角磨削机工艺流程分析2.1.1 总体功能概述锯片侧角磨削机主要用来磨削锯齿的侧角(水平面),要完成这一任务侧角磨齿机必须有以下功能:8(1)手动功能:主要用来调试拨齿、夹片、进刀、砂轮/水泵、磨进、磨退、是否按设定的正常运
22、行。9(2)设定功能:主要用来设定总齿数、水口槽数、AC距离、OA速度进、BA速度磨进、AB退速度、AO退速度、拨齿时间、磨削次数、OA距离、AB距离等参数。(3)自动功能:用来自动完成圆锯片的锯齿侧角磨削过程。根据锯片侧角磨削机的手动、设定、自动功能可以把侧角磨齿机的操作面板分为显示界面、电源指示灯、手动设定按钮、自动按钮、急停按钮、启动按钮,如图2-1所示。侧角磨齿机的总体功能图如图2-2所示:图2-1 操作面板图2-2 总体功能图2.1.2设定功能首先,我们看看磨削走向,坐标设定图,如图2-3。单齿磨削流程:10(1)固定锯片;(2)系统复位,砂轮回原点;(3)设定各种磨削参数;(4)启
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