PLC控制線切割機床橫向工作臺系統設計課程設計
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- 一 設計任務
1.1 題目
單片機控制線切割機橫向工作臺系統設計
1.2 任務
設計線切割機橫向工作臺，主要參數如下：
1）橫向脈沖當量為0.005mm/脈沖
2）重復定位精度±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線切割機的工作原理
線切割是一種電加工機床,靠鉬絲通過電腐蝕切割金屬(特別是硬材料、行狀復雜零件)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移動的細金屬絲（稱為電極絲）作電極，對工件進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雜和精密細小的工件，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，各種微細孔槽、窄縫、任意曲線等，具有加工余量小、加工精度高、生產周期短、制造成本低等突出優點，已在生產中獲得廣泛的應用，目前國內外的電火花線切割機床已占電加工機床總數的60％以上
二 總體方案的確定
設計線切割機橫向工作臺，傳統的線切割機工作臺大多采用反應式步進電動機或混合式不進電動機作驅動元件，電機通過齒輪箱減速驅動絲杠工作臺。本次設計PLC單片機控制線切割機橫向工作臺，同樣采用步進電動機作為驅動元件，由電機通過齒輪箱減速驅動絲杠工作臺。通過與電機連在一起的編碼器構成檢測控制系統，提高工作臺的運動精度，結構示意圖如圖2-1。工作臺的結構主要有拖板、導軌、絲杠副、齒輪副四部分組成。
2.1 機械傳動部件的選擇
1）導軌副的選用 工作臺的拖板沿著導軌往復運動，因此對導軌的精度、剛度、耐磨性要求較高，其直接影響工作臺的運動精度。要設計的橫向工作臺用于線切割機，其要求承受載荷不大，脈沖當量小，定位精度高，因此選用直線滾動導軌副。其摩擦系數小，所需驅動力小，運動輕便平穩，反應靈敏。直線滾動導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 步進電機的旋轉運動需要通過絲杠螺母副轉換成直線運動。為滿足脈沖當量與定位精度，選用滾珠絲杠副，其傳動精度高，動態響應快，運動平穩，壽命長，效率高，預緊后可消除反向間隙。
3) 減速裝置的選用 選擇了步進電動機和滾珠絲杠副以后，為圓整脈沖當量，放大電動機的輸出轉矩，降低運動部件折算到電動機轉軸上的轉動慣量，需要減速裝置，且應有消隙機構。為此本設計采用無間隙齒輪傳動減速箱。
4)步進電機的選用 要達到不到本設計任務要求的精度，不必采用高檔次的
步進電機，如交流伺服電機、直流伺服電機，為降低成本，提高性價比，可
選用性能比較好的步進電動機，如混合式步進電動機。
5) 檢測裝置的選用 選用混合式步進電動機作為伺服電動機，可選擇開環控
制，也可選擇閉環控制，未滿足任務要求和確保電動機在運轉過程中不受電
網影響而失步，能實現誤差補償，選用半閉環控制，在電動機尾部的轉軸上
安裝增量式編碼器，用來檢測電動的轉角與轉速。增量式旋轉編碼器的分辨
率應與步進電動機的步距角相匹配。
2.2 控制系統的設計
1)設計的橫向工作臺應用于線切割機，其控制系統有單坐標定位，雙坐標定位等功能，所以控制系統應選用連續控制型。
2)步進電動機的半閉環控制，選用PLC單片機作為控制系統CPU，應該能夠滿足任務要求。
3)選擇合適的電源，與步進電動機配套使用。 ...
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