金属切片机进给机构设计和plc研究文献综述.doc

毕业设计（论文）文 献 综 述浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 文献综述金属切割机研究金属切割机中，金相切割机可以很好的代表金属切割机很大的一部分性能。金相截取试样的方法有手锯、锯床、砂轮切割机和线切割机等等。根据零件的形状和材料，选择适当的方法来切割。目前砂轮切割机广泛应用于金相试样的截取上，主要原因是其适应性强，树脂砂轮片可切割软的金属零件如铜、铝及合金和硬的金属零件如淬火后的碳钢、高速钢；金刚石切割机可切割超硬材料如硬质合金、陶瓷等。另外其切割速度快、劳动强度低、操作简便和切割成本低。选择可靠性高的金相试样切割机，可以提高制样效率和质量，降低成本，提高经济效益。1 金相切割机国内外现状纵观国内外切割机的状况，国内研发的切割机在性能和外观等方面还存在一定的差距。例如，国内研制的切割机缺乏对砂轮轴调速的研究，国外的先进机型如Accutom-550，Struers Discotom-50和Secomtom-100型配备了砂轮轴的无级调速系统，可使同一砂轮片切割不同的材料，提高砂轮片的适应能力。又如，一些切割机配备了切割参数的数据库，根据不同试件调整压力和切割速度，提高制样质量和效率。国外有可选的不同材质的树脂砂轮片，根据试样的不同材料和硬度进行选择。国内生产的金相砂轮片品种单一，基本以棕刚玉磨料的为主，质量也存在一定问题，普遍现象是粘合剂的韧性差，砂轮片比较脆。主要原因是受用量和价格等因素的影响。2 金相切割机的分类和特点图1金属切割机 如图1是金属切割机根据工件移动和砂轮片移动形式可将金相切割机分为两类：一类为工件移动，砂轮轴旋转、但其位置固定的切割机；另一类为固定工件而砂轮轴作移动的切割机。按切割精度可分为普通切割机和精密切割机。2.1 移动工件，砂轮轴位置固定的切割机2.1.1 普通切割机特点是切割砂轮直接固定在电动机的轴上，利用夹具的摆动来切割固定在钳口中的试样。冷却系统是人工调整旋钮控制流量的单根水管。操作时，由罩壳将砂轮片罩住，以防冷却液飞溅和砂轮片碎裂时飞出伤人。此类切割机的特点是，电动机在底座上固定不动。砂轮转速固定，体积小，制造成本低，适用于形状简单的柱形试样。2.1.2 精密切割机可以精确设定切割的时间、压力及速度，并在面板上显示出来；试样夹持机构具有压力传感器防止试样撞击锯片边缘，避免锯齿损坏；试样以很轻的初始负载自动送到旋转着的锯片；工作负载可预定在09898N之间，切割完毕后，独特的传感机构使得试样夹持臂返回到原位置。有三种冷却方式，低速时，可利用冷却剂的滞动作用；速度较高时，可使用切割机自身的浸水泵冷却循环系统；切割硬质材料时速度很高，可连接一个外部供水排水装置，以达到最佳的冷却效果。2.2 固定工件，砂轮片移动的试样切割机2.2.1 普通切割机砂轮片固定在摆臂的主轴上，电机通过皮带带动主轴转动。零件用卡具固定在工作台上，摇动摆臂使砂轮片移动切割工件。砂轮片固定在摆臂上，排除了电机对切割零件的影响，可使零件的切割长度范围不受限制。在此基础上进一步研制了新一代的金相切割机，电机和砂轮轴支撑架安装在同一滑板上，手摇手轮或步进电机驱动滑板，从而实现手动或自动进刀和退刀运动。创新采用内置式全方位循环冷却系统，使冷却液双向多孔喷射在砂轮片两侧，并利用砂轮片的旋转离心力将冷却液带入试样切口内，保证试样切割时不受热。汲取国外脉动进刀的优点，设计了进三退一的程序，控制进刀过程，特点是，砂轮片不易走斜和弯曲；试样切口光滑、平直；砂轮片不易磨损和破裂；冷却液更容易进入切口内，增加冷却效果；组织无变形和过热等现象。2.2.2 精密切割机切割过程采用弧形进刀方式。切割力可调，自动操作。通过砂轮摆动使接触面积减至最小，以保证获得无过烧并提高切割能力，由于砂轮片可以垂直方向定位，还可切割曲轴。采用脉冲式切割方式，可以切割长样品，能编程，IC控制，自动切割。3 .金属切割机的控制系统31主控制系统金相切割机控制系统是金相取样的专用设备。为了保护金属试样的组织结构和特性，对于不同属性的金属应采取不同的切割速度和切割模式。不同切割模式的用户可以在触摸屏的不同窗口设定需要的切割工艺参数。再通过PLC设定与之相应的参数调用控制指令，驱动切割机按照要求对金相试样进行切割。其中，PLC与变频器通过串行通信方式对三相异步电机调速，采用USS协议对电机的运行状态进行控制和监视。PLC是整个控制系统的核心。PLC是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。它能够存储和执行指令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式输入输出，控制各种类型的机械和生产过程。它具有体积小，功能强，编程方便，可靠性高，耐恶劣环境能力强等优点，已广泛应用于工业自动化生产的各个领域。32 变频器调速系统在进行电机调速时，电机磁通量是需要考虑的一个重要因素，如果磁通量太弱，电机会出现欠磁通，势必会给电机输出转矩带来很大影响。在改变电机频率时，应该对电机电压进行协调控制，以维持电机磁通的恒定。33 步进电机驱动系统步进电机是可以将电脉冲信号转变为角位移或线位移的电磁机械装置。给电机加一个脉冲信号，电机按照设定方向转动一个步距角。电机转速与输入脉冲频率保持同步。该系统中通过控制脉冲个数来控制角位移量，达到定位精确的目的；通过控制脉冲频率控制电机转动速度，从而达到调速的目的4.金属切割机的发展前景目前，我国机械工业钢材使用量已达到3亿吨以上，钢材的切割量非常大；随着现代机械工业的发展，对板材切割加工的工作效率和产品质量的要求也同时提高。因而金属切割机的市场潜力还是很大、市场前景比较乐观。 随着现代机械加工业地发展，对切割的质量、精度要求的不断提高，对提高生产效率、降低生产成本、具有高智能化的自动切割功能的要求也在提升。金属切割机的发展必须要适应现代机械加工业发展的要求。 4.1火焰切割机从现在几种通用金属切割机应用情况来看，数控火焰切割机功能及性能已比较完善，其材料切割的局限性（只能切割碳钢板），切割速度慢，生产效率低，其适用范围逐渐在缩小，市场不可能有大的增加。 4.2等离子切割机 等离子切割机具有切割范围广（可切割所有金属材料），切割速度快，工作效率高等特点，未来的发展方向在于等离子电源技术的提高、数控系统与等离子切割配合问题，如电源功率的提升可切割更厚的板材；精细等离子技术的完善和提高可提高切割的速度、切面质量和切割精度；数控系统的完善和提高以适应等离子切割，可有效提高工作效率和切割质量。4.3激光切割机 激光切割机具有切割速度快，精度和切割质量好等特点。激光切割技术一直是国家重点支持和推动应用的一项高新技术，特别是政府强调要振兴制造业，这就给激光切割技术应用带来发展机遇。在国家制定中长远期发展规划时，又将激光切割列为关键支撑技术，因为它涉及国家安全、国防建设、高新技术的产业化和科技前沿的发展，这就把激光切割提升到很高的重视程度，也必将给激光切割机的制造和升级带来很大的商机。 前几年，国内在销的激光切割机大部分为国外进口产品，国内产品所占份额甚小。随着用户对激光切割技术特点的逐步深入了解和示范性采用，带动了国内企业开发、生产激光切割机。 5.结论目前金相切割设备形式多样，各种半自动化、自动化产品在各种规模，各种类型的企业实验室得到广泛应用，使操作者的工作量减少，制样效率提高。以微处理器为基础的各种制样设备代表着金相制备的先进技术，通过机电结合，软硬件结合及互补，增加柔性切割功能等方式改造传统的金相制样设备，获得手工操作难以实现的高精度、高性能和再现性好的金相试样。参考文献1 孙维连,王成彪.金相切割机的国内外研究概况J.理化检验-物理分册,2003，9(7)：12-142 李杰,阎楚良.基于PLC控制的大型金相试样切割机的研制J.吉林大学学报（工学版）,2005，35(1)：12-153 龚志广,赵艳秋,孟旭东等.基于PLC的大型金相试样切割机控制系统J.微计算机信息,2008，24(26)：34-364 孙维连,杨钰瑛,王会强.大型金相试样切割机的设计与研究A.华北地区第十六届热处理技术交流会暨河北省机械工程学会热处理分会第六届学术年会论文集C.2006：22-245 秦红星.基于IPC-PLC的Q-300A型金相试样切割机控制系统的研究D.2007：44-466 谭宇硕,孙岩.大型金相试样切割机控制系统的设计J.中国重型装备,2008，(1):16-197 王会强.大型四轴金相试样切割机的机械设计与研究D.2006：23-268 李杰.基于PLC控制的大型金相试样切割机的研究D.2004：33-379 高中彭,孙维连,杨钰瑛等.大型金相试样切割机控制系统设计J.微计算机信息,2007,23(34)10 龚志广.基于PLC控制的大型金相试样切割机控制系统的研究D,2006：22-2611 高中彭.基于触摸屏和PLC的大型金相试样切割机控制系统的研究D.2007：22-2412 马建永,孙维连,王会强等.农机具金相切割机的研究与设计J.农机化研究,2010，32(7):55-5813 孙耀杰,赵君,贾静蕾等.基于触摸屏和PLC的金相切割机控制系统J.现代电子技术,2009，32(14):23-2514 SIMATLS7-20