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包含CAD图纸、说明书全套 YC系列 数控 高速 电火花 切割机 机械 结构 进给 控制系统 设计 包含 CAD 图纸 说明书 全套 YC 系列

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上海电机学院毕业设计任务书课 题 数控高速走丝电火花线切割机机械结构及进给控制系统设计 专 业 年 级 2010级 姓 名 学 号 指 导 教 师 （签字） 学 院 院 长 （签字） 年 月 日课题来源 实验室改造课题的目的、意义数控高速走丝电火花线切割加工是一种直接利用电能进行加工的新工艺。本课题通过设计数控高速电火花线切割机床，使学生能综合运用所学过的机械、电子、自动控制、计算机等知识进行机电一体化产品的设计。本设计要求学生完成走丝机构及总体结构、进给系统及控制系统的设计。工作台有XY两个方向的运动，进给控制主要由步进电机驱动工作台完成给定速度的进给运动。要求课题的主要技术要求：工作台尺寸 630x400mm；工作台对地面的高度 985mm。工作台横向行程400mm；纵向行程320mm；切削工件最大厚度100mm；最大重量200kg。定位精度 0.02mm；切割速度80100mm/min。电极丝直径：,走丝速度：1.711.8m/s。课题工作量要求：1、完成线切割机的总体机械结构设计，作出总体装配图；2、完成走丝机构部装图及相关零件图；3、作出坐标工作台装配图及相关零件图；4、做出进给系统的电气原理图、控制框图；5、完成设计计算说明书。课题主要内容及进度课题主要内容：收集、研读国内外高速走丝电火花线切割机的技术资料，特别是结构和控制资料；根据技术要求拟定设计方案，包括整体结构，走丝机构、进给系统等机械传动方案；设计详细结构，画出总装配图、部件图并完成相应的设计计算；挑选部分典型零件设计零件工作图；撰写设计计算说明书。工作进度：所需时间工 作 内 容备注4周收集资料，调查研究，拟定设计方案12周完成电火花线切割机床身选型及走丝机构的设计，完成坐标工作台部件设计1周控制系统设计，包括驱动电路设计等2周最终完成装配图,电气原理图，撰写设计计算说明书，准备答辩编号 毕业设计题 目数控高速走丝电火花线切割机机械结构及进给控制系统设计学生姓名学 号系 部专 业班 级指导教师二一四年X月本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）（题目：数控高速走丝电火花线切割机机械结构及进给控制系统设计）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。作者签名： XXX 2014年 X月X日 毕业设计数控高速走丝电火花线切割机机械结构及进给控制系统设计摘 要随着科学技术的飞速发展和经济竞争的日趋激烈，产品的更新速度越来越快，复杂形状的零件越来越多，精度要求越来越高，多品种、中小批量生产的比重明显增加。激烈的市场竞争使产品研制生产周期越来越短。传统的加工设备和制造方法已经难于适应这种多样化、柔性化与复杂形状零件的高效高质量加工要求。高速走丝线切割机是我国独创的电加工设备，它结构简单，价格低廉，使用成本低，是我国产量最大、应用最广泛的机床种类之一。本次毕业主要对数控高速走丝电火花线切割机机械结构设计。了解机床的基本结构组成，对主要零部件进行设计计算，最后完成进给机构控制系统的设计关键词：线切割，进给机构，控制系统 AbstractWith the rapid development of science and technology and economic competition is becoming increasingly fierce, product updates faster, more and more complex shape parts, the accuracy of the increasingly high demand, many varieties, small batch production has increased significantly. In the fierce market competition, product development and production cycle is shorter and shorter. The traditional processing equipment and manufacturing method has been difficult to adapt to the high efficiency and high quality processing the diversity, flexibility and complex shape parts requirements.High speed WEDM machine electric processing equipment originated in China, it has the advantages of simple structure, low price, low use cost, is one of the most widely used machine type to the largest of Chinas output, application. The graduation is mainly on the NC WEDM machine structure design. To understand the basic structure of the machine, the main parts design, complete feed mechanism control systemKeywords: wire cutting, feed mechanism, control system目 录摘 要IAbstractII第一章 绪 论41.1 高速走丝线切割机床技术现状41.2 高速走丝线切割机床加工技术的发展趋势21.3高速走丝线切割机床的特点31.3.1高速走丝线切割电火花加工的优点31.3.2高速走丝线切割电火花加工的局限性：31.4 高速走丝线切割机床的工作原理31.5 本文主要研究的内容4第二章 高速走丝线切割机床总体方案设计42.1 高速走丝线切割机床结构组成42.2 高速走丝线切割机床结构总体设计51.2.1 总体设计指导思想51.2.2 总体布局方案设计5第三章 高速走丝线切割机床整体设计计算63.1设计参数63.1.1 机械手自由度的分配63.2储丝走丝部件结构设计63.2.1对高速走丝机构的要求63.2.2 高速走丝机构的结构及特点73.2.3 储丝走丝部件主要零件强度计算83.2.4 储丝走丝部件主要零件强度验算133.3 进给传动设计173.3.1 滚珠丝杆螺母副的型号选择173.3.2 滚珠丝杆的选型和校核193.4 伺服电机的选用213.4.1 扭矩的计算213.4.2 启动矩频特性校核23第四章 数控高速走丝电火花线切割机进给控制系统设计244.1 三菱的GX Developer 编程软件简介244.2 系统程序设计方法244.3 PLC控制系统软件程序的编写及说明264.2.1 手动自动选择程序264.3.2 手动程序274.3.3 上电回原点程序274.3.4 极限位置保护程序284.3.5 自动程序29第五章 总结30参 考 文 献31致 谢32III 第一章 绪 论1.1 高速走丝线切割机床技术现状 具有我国特色的数控高速走丝电火花线切割加工技术自60年代末研制成功以来，经过30年的不断完善和发展，现已成为制造业中不可缺少的加工手段。目前，高速走丝线切割机的切割速度已由过去的2040mm2/min普遍提高到100mm2/min以上，有的可达到260mm2/min，机床的加工精度为0.01mm，工件的表面粗糙度为Ra1.252.5m,因而可满足一般模具加工和其他复杂零件制造的要求。随着科学技术的发展，对各类产品的制造要求越来越高，对线切割加工技术也提出了更高的要求。国外(欧美、日本等)研究发展的数控低速走丝电火花线切割机为适应对制造加工技术的要求，采用闭环数字交(直)流伺服控制系统，确保优良的动态性能和高定位精度，加工精度可控制在若干微米以内。同时机床具有数字自适应控制电源、自动穿丝、自动卸除废料、短路自动回退等自动化技术，此外对电极丝张力和工作液压力也可进行控制。由于使用了新技术并注重计算机软件技术的更新和发展，低速走丝线切割机的工艺指标已达到了相当高的水平。即使对形状复杂零件的加工，最高切割速度也可超过300mm2/min；尺寸精度可达到25m；表面粗糙度可达到Ra0.10.2m(多次切割)。机床的自动化程度高，加工稳定性好，已向无人化加工发展。由于高、低速走丝线切割加工采用不同的技术方案，无论是机床的结构，还是运丝系统或是加工条件都有很大的差异。简单地对比机床的加工性能未必十分恰当，但排除价格因素，与低速走丝线切割加工技术水平相比，高速走丝线切割加工的精度、功能、工艺指标、自动化程度等方面还有明显的差距。随着科技的发展，对制造技术的要求越来越高，高速走丝线切割机面临相当严峻的形势，应加快发展机床新技术，运用新工艺，奋力赶上。1.2 高速走丝线切割机床加工技术的发展趋势高速走丝线切割机由于受到电极丝损耗、机械部分的结构与精度、进给系统的开环控制、加工中工作液导电率的变化、加工环境的温度变化及本身加工的特点(如运丝速度快、振源比较多、导轮磨损大)等因素影响，机床的加工精度有限。以目前机床的现状，要在较短的时间内与低速走丝线切割机在加工精度方面进行竞争，困难是相当大的，而且研究开发的代价也会很高，机床的制造成本将大幅度提高，从现实和市场的角度来考虑都是不太适宜的。因此，高速走丝线切割机的发展策略是扬长避短，以发展中低档机床为主，使机床向适当加工精度、良好的加工稳定性和容易操作的方向发展，来满足不断发展的生产需要。目前市场上高速走丝线切割机最大的优势在于拥有良好的性能价格比，机床的进一步发展必须以此为基本出发点，不能过分强调机床加工精度，而忽视机床性能价格比的因素。如违背这一原则，机床制造商和用户都难以接受。1.3高速走丝线切割机床的特点1.3.1高速走丝线切割电火花加工的优点（1）可以加工难以用金属切削方法加工的零件,不受材料硬度影响。（2）由于工具电极与工件电极不直接接触,没有机械切削力。所以在制作工具电极时不必考虑其受力特性,工具电极可以做的十分微细,能进行微细加工和复杂型面加工。（3）电火花加工是通过脉冲放电来蚀除金属材料的,而脉冲电源的参数随时可调,因此在同一情况下,只需调整电参数即可切换粗、半精、精、超精加工。 1.3.2高速走丝线切割电火花加工的局限性：(1)电火花加工生产效率低。(2)被加工的工件只能是导体.(3)存在电极损耗,这就影响了成型精度。(4)加工表面有变质层。(5)加工过程必须在工作液中进行。电火花加工时放电部位必须在工作液中,否则将引起异常放电。(6)线切割加工有厚度极限。1.4 高速走丝线切割机床的工作原理电火花线切割加工是通过电极丝接脉冲电源的负极，工件接脉冲电源的正极，高频脉冲电源通电后，当工件与电极丝之间的距离小于放电距离时，脉冲电能使介质（工作液）电离击穿，形成放电通道，在电场力的作用下，大量的带负电荷的电子高速奔向正极，带正电荷的离子奔向负极，由于电离而产生的高温使工件表面熔化，甚至汽化，使金属随着电极丝的移动及工作液的冲击而被抛出，从而在工件表面形成凹坑。在高温区中由于极性效应，电极丝与工件分配的能量不一样，因而电极丝与工件的表面温度也不一样，并且由于电极丝的熔化温度要大大高于工件材料的熔化温度，同时电极丝又在高速离开高温区，因而在高温区中电极的蚀除量要大大小于工件的蚀除量，这就时代工件表面形成较大的凹坑，而在电极丝的表面形成很小的凹坑，由于加工过程是连续的，伺服电机受到控制不断进给，以保持电极丝与工件之间维持放电所必须的间隙，因而工件就逐步被切出一条缝隙。1.5 本文主要研究的内容 1、收集、研读国内外高速走丝电火花线切割机的技术资料，特别是结构和控制资料； 2、根据技术要求拟定设计方案，包括整体结构，走丝机构、进给系统等机械传动方案； 3、设计详细结构，画出总装配图、部件图并完成相应的设计计算； 4、撰写设计计算说明书。第二章 高速走丝线切割机床总体方案设计2.1 高速走丝线切割机床结构组成高速走丝线切割机床主要由以下几部分组成:(1) 床身床身是支承和固定工作台、运丝机构等的基体。(2)工作台目前在电火花线切割机床上采用的坐标工作台，大多为X、Y方向线性运动。(3)运丝机构在高速走丝线切割加工时，电极丝需要不断地往复运动，这个运动是由运丝机构来完成的。这种形式的运丝机构的优点是结构简单、维护方便，因而应用广泛。其缺点是绕丝长度小，电动机正反转动频繁，电极丝张力不可调。(4) 丝架丝架的主要作用是在电极丝快速移动时，对电极丝起支撑作用，并使电极丝工作部分与工作台平面保持垂直。(5) 辅助装置辅助装置包括脉冲电源，数控系统，工作液循环系统等。 2.2 高速走丝线切割机床结构总体设计1.2.1 总体设计指导思想根据前面所提到的机床应满足的基本要求，就可以进行总体设计。在各项基本要求中以工艺要求最为重要。由工艺要求决定机床所需要的运动，完成每个运动又应有相应的功能部件，这就可以确定各个部件的相对运动和相对位置关系，机床的总体布局也就大体能确定下来。通用机床的布局已经形成了传统的形式，随着数控化和程序化在通用机床上的应用，机床的布局也在发生改变，专用机床的布局往往灵活性较大。机床总体设计是带动全局性的一个重要问题，对机床的制造和使用都有很大影响。在进行机床总体设计时可以从以下两方面来考虑。一方面从机床内部（本身）考虑，要处理好工件与刀具间相对关系，如位置与运动、工件重量和形状特点等。另一方面还要考虑的机床外部的因素，也就是人机之间的关系，如外形、操作和维护等。1.2.2 总体布局方案设计 根据传统高速走丝线切割机床的布局，X、Y轴的工作由拖板的运动来实现，U、V轴的工作由线架导轨的移动来实现。所有的进给运动均由以上两部分完成。绕丝装置放置于线架后方，绕丝的往复运动由导轨、丝杆螺母以及回转装置来实现。总结后设定布局如图3.2。 图2-1 高速走丝线切割机床结构布局1.床身；2.送丝机构；3.导线机构；4.锁紧装置；5.导线架1；6.导线架2；7.工作台；8.切削液挡板；9.Y轴传动；10.X轴传动 第三章 高速走丝线切割机床整体设计计算3.1设计参数3.1.1 机械手自由度的分配工作台尺寸 630x400mm；工作台对地面的高度 985mm。工作台横向行程400mm；纵向行程320mm；切削工件最大厚度100mm；最大重量200kg。定位精度 0.02mm；切割速度80100mm/min。电极丝直径：,走丝速度：1.711.8m/s。3.2储丝走丝部件结构设计3.2.1对高速走丝机构的要求（1）高速走丝机构的储丝筒转动时，还要进行相应的轴向移动，以保证极丝在储丝筒上整齐排绕。（2）储丝筒的径向和轴向窜动量要小。（3）储丝筒要能够正反向旋转，电极丝的走丝速度在712m/s范围内无级或有级可调，或恒速转动。（4）走丝机构最好与床身相互绝缘。（5）传动齿轮副、丝杆副应具备润滑措施。3.2.2 高速走丝机构的结构及特点高速走丝机构由储丝筒组合件、上下拖板、丝杆副、齿轮副、换向装置和绝缘件等部分组成，如下图3-1所示 图3-1 高速走丝线切割机床的储丝走丝系统机构结构图储丝筒由电动机通过联轴器带动实现正反向转动。储丝筒另外一端通过二对齿轮减速后带动丝杆。储丝筒、电动机、齿轮都安装在两个支架上。支架及丝杆则安装在拖板上，调整螺母安装在底座上，拖板在底座上来回运动。螺母具有消除间隙的副螺母和弹簧，齿轮及丝杆螺距的搭配为设旋转一圈拖板移动0.25mm，所以该储丝筒适用于0.25mm以下的钼丝。储丝筒运转时应平稳，无不正常振动。滚筒外圆振摆应小于0.03mm，反向间隙应小于0.05mm，轴向窜动应完全彻底消除。高频电源的负端通过碳刷送到储丝筒的尾部，然后传到钼丝上，碳刷应保持良好接触，防止机油或其它赃物进入。储丝筒本身作为高速正反向转动，电机、滚筒及丝杆的轴承应定期拆洗并加润滑脂，换油期限可根据使用情况具体决定。其余中间轴、齿轮、三角导轨及丝杆、螺母等每班应注油一次。3.2.3 储丝走丝部件主要零件强度计算1齿轮传动比的确定钼丝丝距选择0.25mm，储丝筒每转一周，拖板带动储丝筒移动0.25mm，丝杆螺距选择为3mm。所以储丝筒与丝杆见齿轮的传动比为： u=1：12；采用二级齿轮传动，取u=1：4；u=1：3。2. 齿轮齿数的确定取Z=15；由于齿轮齿根与轴上键的距离不能为零。即-（d+t）2m由d=16mm查设计手册得：t=2.3mm； 而d=-2h =（Z-2ha-）m =（15-2-0.5）m =12.5m 代入上式得：12.5/2m-（16+2.3）/22m 取m=2；又有Z=4Z=60 所以 =mZ=215=30mm =mZ=260=120mm取Z=25；同理可得： 取m=3；又有Z=3Z=75 所以 =mZ=325=75 =mZ=375=225齿轮1，2中心距 a=（30+120）/2=75mm齿轮3，4中心距 a=（75+225）/2=150mm参考书籍机械设计 取 b=0.5d=0.530=15mm其他数据如下 da=（Z2ha）m =（15+21）2 =34mm da=124mm da=81mm da=231mm dr=（Z2ha2c）m =（15-2120.25）2 =25mm dr=115mm dr=67.5mm dr=217.5mm3. 传动件的估算根据公式 d=91mm其中 N该传动轴的输入功率 N=N其中 N电机颌定功率 从电机到该转动轴之间传动件的传动效率的乘积 n该转动轴的计算转速r/min计算转速n是传动件能传递全部功率的最低转速 每米长度上允许的扭转角（deg/m） 取=0.995，N=0.55kw N= N =0.550.995 =0.54725kw n=1390r/min d=91 =10.2mm4.齿轮模数估算齿轮弯曲疲劳估算： m32 =32 =1.039mm齿面点蚀估算： A370 =370 =49.28mm其中n为该转动轴的计算转速r/min，A为齿轮中心距中心距A及齿数Z、Z求出模数 m= = =1.31取较大的那个模数，在这个设计中，第一对齿轮传动取 m=2mm第二对齿轮传动取 m=3mm5.齿轮模数的验算根据接触疲劳计算齿轮模数公式为 m=16300mm式中： N计算齿轮传递的颌定功率 N=Nkw n计算齿轮（小齿轮）的计算转速r/min 齿宽系数，=b/m，常取610 Z计算齿轮的齿数，一般取传动中最小的齿轮的齿数 大小齿轮的齿数比=，“+”用于外齿合，“-”用于内齿合；k寿命系数，k=；工作期限系数，=齿轮等传动件在接触和弯曲交变载荷下的疲劳曲线指数m和基准循环次数Cn齿轮的最低转速r/minT预定的齿轮工作期限，中型机床推荐T=1500020000h转速变化系数材料强化系数，幅值低的交变载荷可使用金属材料的晶粒边界强化，起着阻止疲劳细缝扩展的作用；功率利用系数工作情况系数载荷系数齿向载荷分布系数Y齿形系数、许用弯曲接触能力查表可得：=1.2，=1.2，=1.15 = = =0.780.510.60 =0.91N=0.54725kw，=10，=600MPa则 =16300mm =1.625mm根据弯曲疲劳计算齿轮计算模数公式为： =275mm =275 =0.063mm = = =0.890.700.75 =0.554 所以m=2符合要求 同理m=3也符合要求3.2.4 储丝走丝部件主要零件强度验算1齿轮强度的验算 齿轮危险截面的弯曲强度条件公式=k载荷系数k=齿宽系数，取0.5k使用系数，取1k载荷系数，取1.05齿间载荷分配系数，=1.0，=1.0齿向载荷分布系数小齿轮传递的转距=95.510 =95.5100.55/1390 =3.7810Nmm=1.11+0.18（1+6.7）+0.1510b =1.11+0.18（1+6.70.25）0.25+0.150.0010.5 =1.23045K=11.051.01.6 =1.218查得：b/h=23/4.5 =5.11 =1.16载荷作用与齿顶时齿形系数载荷作用与齿顶时应力校正系数查表得：=2.69，=1.575则 = =18.4MPaN=60njL=601390120000=1.668s疲劳强度安全系数s=1.5K寿命系数 （）齿轮的疲劳强度=340MPa=520MPa =272MPa所以 其中：Z区域系数Z弹性影响系数 K=11.051.01.23045 =1.29 =259.89=520MPa所以 因此，所设计的齿轮1、2也满足齿面接触疲劳强度要求同理也可得到所设立的齿轮3、4也满足齿面接触疲劳强度要求齿轮设计合格 2主轴的验算按弯扭合成应力校核轴的强度：根据轴的结构图作出轴的计算简图，如图3-2。 图3-2 轴的结构图与弯矩图先计算轴上的载荷：Nm齿轮的分度圆直径为：252N从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以明显的看出截面B是危险截面。先将计算出的截面C处的及M的值列于下表3-1表3-1 应力计算表载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩轴的计算应力：如表3-1中数值得：前已经选定的轴的材料为45号钢，调质处理查得 因此 ，故安全3.3 进给传动设计3.3.1 滚珠丝杆螺母副的型号选择1. 最大工作载荷计算滚珠丝杆上的工作载荷是指滚珠丝杆副在驱动工作台时滚珠丝杆所承受的轴向力，也叫做牵引力。它包括滚珠丝杆的走刀抗力及与移动体中立和作用于道轨上的其它切削分力相关的摩擦力，可用下列实验公式进行计算。对于矩形道轨 式中： 工作台进给方向载荷 工作台垂直载荷 工作台横向载荷 G移动部件的重力 K考虑颠覆力矩影响的实验系数 F考虑颠覆力矩影响的摩擦系数对于滚动导轨；f=0.00250.005由于电火花线切割是电极丝放电进行加工，可以认为近似为零 所以； 取 Kg（估算） =fG=10000.005=52. 最大动载荷C的计算及主要尺寸初选滚珠丝杆应根据断定动载荷选用，最大动载荷计算原理与滚动轴承相同。滚珠丝杆的最大动载荷应用下式计算： 式中：L工作寿命，单位10 n丝杆转速，单位r/min v最大切削力条件下进给速度，单位m/min 丝杆基本导程，单位mm t颌定使用寿命，单位h，可取t=15000h 运转状态系数，无冲击取11.2，一般情况1.21.5所以 = =11.96 n=1000v/ =10001000.001/5 =20r/min L=60nt/ = =105.12（） C= = =33根据以上计算选取CBM32055（机械设计师手册上）3.3.2 滚珠丝杆的选型和校核滚珠丝杆已由专门工厂制造，因此，不用我们自己设计制造，只要根据使用工况选择某种类型的结构，在根据载荷、转速等条件选定合适的尺寸型号并向有关厂家订购。此次设计中，滚珠丝杆被三次选用，故在这里只选取其中最重要的主轴传动中德望滚珠丝杆加以设计和校核。其步骤如下：首先对于一些参数说明如下：轴向变载荷（N），其中表示第个工作载荷，=1、2、3、4n；第个载荷对应的转速（r/min）第个载荷对应的工作时间（h）；丝杆副最大移动速度；丝杆预期寿命；1.型号选择1）根据使用和结构要求选择滚道截面形状，查得螺母的循环方式和预紧方式；2）计算滚珠丝杆副的主要参数根据使用工作条件，查得载荷系数=1.0，系数=1.5；计算当量转速 = =2000计算当量载荷 =2333N初步确定导程 = =2.5mm 取计算丝杆预期工作转速 =120000计算丝杆所需的颌定载荷 =1233310 =1151N3）选择丝杆型号根据初选的和计算的，选取导程为5mm，颌定载荷大于的丝杆。所选丝杆型号为CDM2004-2.5。其为外循环双管式、双螺母垫片预紧、导珠管埋入式系列滚珠丝杆。临界转速校核 =12 =12 =5970r/min而最大工作转速 =40000.8=4776校核合格。滚珠丝杆的预紧预紧力（）一般取当量载荷的三分之一或颌定动载荷的十分之一。即： =778N其相应的预紧转矩 = =0.16N3.4 伺服电机的选用伺服电动机又称为脉冲电动机，是一种把电脉冲信号转换成与脉冲数成正比的角位移或直线位移的执行元件。具有以下四个特点：转速（或线速度）与脉冲频率成正比；在负载能力允许的范围内，不因电源电压、负载、环境条件的波动而变化；速度可调，能够快速启动、制动和反转；定位精度高、同步运行特性好。数控电火花成型机的动力系统要求电动机定位精度高，速度调节方便快速，受环境影响小，且颌定功率小，并且可用于开环系统。而BF系列伺服电动机为反应式伺服电动机，具备以上的所有条件，我们选用的型号90BF004的电动机作为主运动的动力源。选用时主要有以下几个步骤：3.4.1 扭矩的计算伺服电机最大静转矩是指电机的定位转矩。伺服电机的名义启动转矩与最大静转矩的关系是； 伺服电机空载启动是指电机在没有外加工作负载下的启动。伺服电机所需空载启动力矩按下式计算： 式中： 空载启动力矩； 空载启动时运动部件由静止升速到最大快进速度折算到电机轴上的加速力矩； 空载时折算到电机轴上的摩擦力矩； 由于丝杆预紧折算到电机轴上的附加摩擦力矩；而且初选电机型号时，应满足伺服电动机所需空载启动力矩小于伺服电动机名义启动转矩，即： 计算的各项力矩如下：加速力矩 = =1.810 = =0.519N/m空载摩擦力矩 =0.6附加摩擦力矩 = = =0.519+0.6+1.222 =2.341 =0.95125=23.7753.4.2 启动矩频特性校核伺服电机有三种工况：启动、快速进给运动、工进运行。前面提出的，仅仅是指初选电机后检查电机最大静转矩是否满足要求，但是不能保证电机启动时不丢步。因此，还要对启动矩频特性进行校核。伺服电机启动有突跳启动和升速启动。突跳启动时加速力矩很大，启动时丢步是不可避免的。因此很少见。而升速启动过程中只要升速时间足够长，启动过程缓慢，空载力矩中的加速力矩不会很大。一般不会发生丢步现象。第四章 数控高速走丝电火花线切割机进给控制系统设计4.1 三菱的GX Developer 编程软件简介进入GX Developer初始界面后，在【文件】下拉菜单中，单击“新建”菜单项，选择创建一个新文件。在【设备名称】中填写设备名称，设备类型选择PLC的类型，然后单击设定按钮选择CPU的类型，单击确定后，即可进入梯形图编程界面，开始编程，如图4-1所示界面。图4-1 编程界面程序编写完成后，下一步就可进行编译、链接和调试了。如果编译没有错误，就可以进行在线运行。在编译过程中，如果出现错误要进行修改时，我们既可以在梯形图编程下修改，也可在助记符方式下修改。编译完成，没有语法错误，可加载程序到PLC，进行在线运行。4.2 系统程序设计方法工程设计中，可编程控制器应用程序的设计大体上有三种方法，也是使用最多的方法。这些方法的应用，也因不同设计人员有着不同的技术水平和习惯存在着差异。下面介绍一下常用的几种应用程序的设计方法，以便对下面的设计更有一个清晰的认识，也使读者更加明白可编程控制器的设计方法和技巧。1、经验设计法经验设计法也叫凑试法。在掌握一些典型控制环节和电路设计的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，凭经验进行选择、组合。这种方法对于一些简单的控制系统的设计是比较凑效的，可以收到快速、简单的效果。但是它没有一个普遍的规律可遵循，具有一定的试探性和随意性，最后得到的结果也不是唯一的，设计所用的时间、设计的质量与设计者的经验的多少有关。经验设计法的具体步骤如下：（1）确定输入/输出电器；（2）确定输入和输出点的个数、选择PLC机型、进行I/O分配；（3）做出系统动作工程流程图；（4）选择PLC指令并编写程序； （5）编写其它控制控制要求的程序；（6）将各个环节编写的程序合理地联系起来，即得到一个满足控制要求的程序。2. 逻辑设计法工业电气控制线路中，有很多是通过继电器等电器组件来实现的。而继电器、交流接触器的触点都只有两种状态即：断开和闭合，因此用“0”和“1”两种取值的逻辑代数设计电气控制线路是完全可以的。该方法法是根据数字电子技术中的逻辑设计法进行PLC程序的设计，它使用逻辑表达式描述问题。在得出逻辑表达式后，根据逻辑表达式画出梯形图。因此用逻辑设计法也可以适用于PLC应用程序的设计。顺序控制法对那些按动作的先后顺序进行控制的系统，非常适合使用顺序控制设计法进行编程。顺序控制法规律性很强，虽然编程相当长，但程序结构清晰、可读性。在用顺序控制设计法编程时，功能图是很重要的工具。功能图能够清楚地表现出系统各工作步的功能、步与步之间的转换顺序及其转换条件。功能图由流程步、有向线段、转移和动作组成，在使用时它有一些使用规则，具体如下：（1）步与步之间必须用转移隔开；（2）转移与转移之间必须用步隔开；（3）转移和步之间用有向线段连接，正常画顺序功能图的方向是从上向下或则从左向右。按照正常顺序画图时，有向线段可以不加箭头，否则必须加箭头。（4）一个顺序功能图中至少有一个初始步。可编程控制器设计语言也有多种形式，因其在继电器的基础上研制而成，所以大部分都是以开关量为主的控制方式。很多表达形式也都是电气符号的沿用，或直接使用。这样，PLC的语言就有所不同。梯形图语言是设计中使用最多的，还有流程图，语句表，这些都为程序的阅读提供了不同形式的方法，适合电气方面的工程人员阅读，也适合电子方面的工程人员进行参考使用。本控制系统是典型的逻辑控制，因此我们逻辑控制。高速走丝线切割机床进给机构控制系统输入输出接口如表4-1所示。 表4-1 I/O接口分配输入分配输出分配名称地址名称地址X轴原点X0X轴脉冲输出Y0Y轴原点X1Y轴脉冲输出Y1X轴反转限位X2X轴方向Y2X轴正转限位X3Y轴方向Y3Y轴正转限位X4Y轴反转限位X5急停X6手动/自动X7手动X轴正转X10手动X轴反转X11手动Y轴正转X12手动Y轴反转X134.3 PLC控制系统软件程序的编写及说明4.2.1 手动自动选择程序当整个系统上电后，需要选择执行手动程序还是自动程序，系统执行条件程序梯形图如图4-2所示：图4-2 手动自动选择程序由上述梯形图可以看出，X7是手动自动选择按钮，当X7接通时，辅助继电器M0得电，此时执行自动程序，下述手动程序无法运行。4.3.2 手动程序高速走丝线切割机床进给机构上电后，需要手动定位，因此需要点动控制四轴进给伺服电机，其程序如下图4-3所示：图4-3 手动程序由上诉程序可以看出，手动程序是通过X10/X11/X12/X13按钮控制XY轴的手动正反转运行信号。如程序第2步和23步可以看出，X10接通执行X轴正转信号，X11接通执行X轴反转信号。DDRVI K999999999 D1 Y000 Y004这条指令的含义是：DDRVI是绝对定位指令 K999999999是脉冲数和脉冲反向，此时为正方向，脉冲数是无穷个。D1是每秒发出的脉冲个数。Y000为X轴脉冲输出，Y002为脉冲方向。为了防止误操作