【JX471】Y3150E型滚齿机的plc改造[RW+FY]
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共44页)
编号：669745
类型：共享资源
大小：4.24MB
格式：RAR
上传时间：2016-06-20
上传人：棒***
认证信息
个人认证
康**（实名认证）
湖北
IP属地：湖北
50
积分
- 关 键 词：
-
jx471
y3150e
型滚齿机
plc
改造
rw
fy
- 资源描述：
-
【JX471】Y3150E型滚齿机的plc改造[RW+FY],jx471,y3150e,型滚齿机,plc,改造,rw,fy
- 内容简介：
-
湘潭大学兴湘学院 毕业设计说明书 题 目： 滚齿机的 造 学 院： 兴湘学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 2008963309 姓 名： 刘志木 指导教师： 张高峰 完成日期： 2012 年 5 月 27 号 湘潭大学兴湘学院 毕业论 文（设计）任务书 论文（设计）题目： 滚齿机 统改造 学号： 2008963309 姓名： 刘志木 专业： 机械设计制造设计及其自动化 指导教师： 张高峰 系主任： 周友行 一、主要内容及基本要求 本课程设计完成对 滚齿机控制系统的 造。主要完成改造系统的 件设计和软件设计，并对滚齿机进行改造后的试切验证。需编写相应的设计说明书，并用二维软件绘制电气原理图、 I/O 端口电路接线图、 形图。最后还需翻译一篇外文文献。 二、重点研究的问题 滚齿机控制系统改造的总体方案设计以及其硬件设计和软件设计。 三、进度安排 序号 各阶段完成的内容 完成时间 1 熟悉课题及基础资料 第一周 2 调研及收集资料 第二周 3 方案设计与讨论 第三四周 4 滚齿机 制系统的设计 第五八周 5 滚齿机的电气原理图和梯形图设计 第九周 6 I/O 端口电路接线图设计 第十周 7 撰写说明书 第十一十三周 8 英文文献翻译，答辩 第十四周 四、应收集的资料及主要参考文献 1 王永华 用技术 M 2 朱朝宽，张勇 造实例 M 3 李响初 ,向凌云，余雄辉 00 例 M 4 马应用，王阿根 M 5 张建民 M 6 濮良贵，纪名刚 M 7 海心，赵华 M 8 张海根 M 9 张万奎 M 10 马应用，王阿根 M 11 漆汉宏 气控制技术 M 12 李国厚 理与应用设计 M 13 台达 程手册 . 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）鉴定意见 学号： 2008963309 姓名： 刘 志 木 专业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计说明书） 50 页 图 表 3 张 论文（设计）题目： 滚齿机的 造 内容提要： 本课题是利用 原有 滚齿机进行改造，主要是对其控制系统的改造。由于市场的竞争日趋激烈；产品的更新换代也越来越快；对机床的要求也越来越高。因此通过对机械设备的硬件改造，用多台伺服电机对各运动部件直接进行控制，利用 动。利用 件的特点，根据加工工件的参数不同，输入工件关键的参数后系统能够自动实现各轴之间的速度调节，无需操作人员进行挂轮操作。而且还可以利用传感器对运动部件的位置进行跟踪和检测，采用触摸屏作为人机交换界面，有利于参数额的输入和加工过程的检测。该改造的主要任务是对加工任精度的提高和操作效率的提高。此外还需利用 出该改造过程中所用 I/O 端口电路接线图、电气原理图、梯形图等。 指导教师评语 指导教师： 年 月 日 答辩简要情况及评语 答辩小组组长： 年 月 日 答辩委员会意见 答辩委员会主任： 年 月 日 目录 摘要 1 3150E 2 一 . 绪论 3 题的依据 3 题的研究 意义 4 题的现状分析 4 介 5 二 统总体设计方案概述 11 统滚齿机控制系统的功能与技术指标 11 制系统设计方案 14 三 17 17 服系统 19 摸屏 20 3. 4 传感器 21 3. 5 电源电路 21 3. 6 硬件连接 23 四 28 控化改造的电气要求 29 30 4. 3 形图设计 32 五 34 致谢 36 参 考文献 37 附录 1 齿机相关技术参数 38 附录 2 外国文献翻译 39 1 滚齿机 制系统的改造 摘 要 作为机电一体化重要技术的可编程序控制器 (品的集成度越来越高 ,工作速度越来越快 ,功能越来越强 ,使用越来越方便 ,特别是远程通信功能的实现 ,易于实现柔性加工和制造系统 ,使得虎添翼。本文简要的介绍了 精密滚齿机的控制原理，并利用 滚齿机进行改造，设计 制系统，使滚齿机的控制更加方便。 关键词 ： 滚齿机，控制系统，机电一体化， 3150E n as an in to in it is to LC 3150E to LC to of to 第一章 绪论 题的依据 本课题依据于 精密滚齿机控制系统的数控改造。 原 精密滚齿机采用纯机械的传动链，传动精度低、调整复杂 ,无法满足大批量、多品种、高精度齿轮的加工要求 ,且机床电气故障比较突出 ,有些机床甚至无法使用 ,如果淘汰了重新购置则投资太大 这些机床的导轨、丝杠、丝母、滑台及工作台的涡轮蜗杆等磨损不大 ,机床机械精度保持较好 ,具备进行改造的基本条件 ,且改造投资少、见效快。而 制具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点，并采用交流伺服电机对其主轴进行控制，原设备中的一些机械设备 都予以保留，使一些设备得到了充分利用，节省了许多资金，属于改造的基本原则。同时设备的操作灵敏度，控制要求都达到厂家的要求，使设备能够很好的为厂家发挥很大的作用。因此对其进行 数控改造具有非常高的经济价值。 图 传统的机械传动式滚齿机 题的研究意义 课题的意义是设备更新，购置新型数控滚齿机、提高企业对产的加工能力，增强产品市场的竞争能力是企业提高市场竞争能力的首选。但新机床购置费用高，且旧机床的闲置必 然造成很大的资源浪费。因此对原有机床的 造显得尤为重要。利用旧机床进行改造具有一下几点优势： 1）投资额小、开发成本低 数控化机床改造的低成本投入是推动数控改造市场迅速发展的关键因素 一般可以节省 60%费用，改造费用低。特别是大型特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只需花费新机床购置费用的三分之一，即使将原机床的结构进行彻4 底改造升级，也只需要花费购置新机床 50%的资金。并且企业可以充分利用现有地基，不必像购入新设备那样重新构筑地基。 2）了解设备、便于操与维修 ，减少后期的培训、维修成本； 3）使用灵活、性能更稳定； 4）可充分利用现有的条件使企业更快地投入生产； 5）可有效的扩大加工范围，提高加工精度； 6）提高机床的自动化程度及生产效率； 7）缩短生产和生产准备周期； 8）减轻工人劳动强度，改善劳动条件。 同时经过 控改造的滚齿机直接采用伺服电机驱动内联传动链两端件，取消中间传动齿轮，通过 制装置控制各电机的转速实现远程控制，向最终实现齿轮加工的集成化迈进。 题现状分析 国内外的基本研究情况是滚齿机从制造 技术和核心技术来看，其发展历程可分为两大阶段： 20 世纪 80 年代之前，以传统的机械式滚齿机为主导。传统的机械滚齿机以手动操作为主，以一台主轴电机的运行利用齿轮挂箱实现各运动部件的转速控制和转速联动，劳动量大且传动链长难以保证加工精度； 20 世纪 80 年代数控滚齿机问世，数控滚齿机按其机床结构和工作特点及制造技术可分为三代 :第一代数控滚齿机为工件轴和滚刀轴的切削线速度，第二代滚齿机应运而生。其工件轴和滚刀轴采用齿轮副传动，速度有了很大提高。但该机床传动链长，加工精度不易保证。同时，加工不同工件时需要进行必要的挂轮操 作，劳动强度大，效率低。 1997 年，美国格里森收购了发明世界上第一台滚齿机的德国普发特公司，联手研发了第三代数控滚齿机。第三代滚齿机的主要特点是在滚刀主轴和工件主轴上采用电动主轴的直接驱动技术，缩短了传动链从而保证了高速度、大转矩和高精度的滚齿加工。近十年间，格里森公司又开发出第四代滚齿机30H，它比普通数控滚齿机的性能有了很大的提升（见表 1 1），这也是当今世界上唯一的第四代数控滚齿机。机床采用西门子 840D 数控系统，具有 7 个数控轴（ X 轴式径向轴， Y 轴式切向轴， Z 轴式轴向轴， A 是刀架 旋转轴， B 是滚刀主轴， C 是工件轴， 尾架轴），其中 4 个是联动轴（ X、 Z、 B 和 C）；采用干切技术，高速钢滚刀切削，转速达 955r/速度达 180m/成单件全部过程仅需 19s；精度高于 于高精密加工时可达到 至更高，真正达到高精度、高速度。 表 控滚齿机与普通数控滚齿机的切削情况比较 工件 切削参数 5 项目 通数控滚齿机 齿数 34 刀具转速 955r/00r/数 面切削速度 180m/1r/力角 进给速度 2mm/r r 螺旋角 切削时间 15s 齿深 夹时间 4s 12s 外径 件总时间 19s 宽 数 /h :以上数据根据各机床能力选用的刀具等有所不同 目前，国内的齿轮加工企业却面临很大的窘境。我国机械加工业与发达国家相比总体水平较低，而且大部分中、小型企业的齿轮加工设备仍使用传统的手动机械机床，而传统的齿轮加工机床已越来越难以适应现代化生产的要求。使用传统的机械滚齿机加工齿轮，产品精度得不到保证，并且加工劳动强度大、效率低，这样导致企业生产成本高，企业竞争力差。分析齿轮加工过程，导致产品精度误差的来源很多，但其中大部分误差是由机床自身的问题引起的。另外齿轮加工在国民经济发展中也占有重要位置，据统计：十五期间，中国齿轮行业总产值由 250 亿元增长到 500 亿元，平均增长速度接近 20%，五年间上升了一倍，排名世界第四，销售规模上亿元企业超 50 家，行业集中度明显提高。 2006 年中国齿轮行业的年产值是 590 亿。但是，传统的机械滚出机床结构非常复杂，一台主电机不仅要驱动展成分度传动链，还要驱动差动和进给传动链，个传动链中的每一个传动元件本身的加工误差都会影响被加工齿轮的加工精度，同时为加工不同齿轮，还需要更换各种挂轮调整起来复杂费时，大大降低了劳动生存率。而现在我国大约有五万台已陈旧滚齿机，加工不出 准的 7 级齿轮。因此，改造机床、减少机床误差是提 高产品精度、增强企业市场竞争力的有效途径。 分析齿轮加工过程，导致产品精度误差的来源很多，但其中大部分误差是由机床自身的问题引起的，因此，改造机床减少机床误差是提高产品精度，增强企业市场竞争能力的有效途径。传统机械滚齿机加工误差分析见下表 6 表 通机床各误差源对加工精度的影响程度 机床误差（ %） 几何误差（ %） 20 30 热误差（ %） 25 35 机床总误差（ %） 45 65 加工过程误差（ %） 刀具误差（ %） 10 15 夹具误差（ %） 工件热误差（ %） 操作误差（ %） 加工过程总误差（ %） 5 检测误差（ %） 安装误差（ %） 2 5 不确定误差（ %） 8 10 检测总误差（ %） 10 15 由表 以看出，齿轮加工的误差来源较多，而机床误差就达到误差 总额的 45%65%。因此，更新设备，减少机床自身的误差比对其他误差的纠正更有意义和价值。 图 控滚齿机 7 图 7 个数控轴 介 现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其 向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 为机电一体化的一个重要的进程，在机械电气化的过程中起着很大的作用，现在还是这样，随着 身的发展，它的应用范围越来越广，功能越来越强大。可编程序控制器（ 一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算 、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的，模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。 国内外的状况 在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。 1968 年美国 用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字设备公司（ 研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称 是世界上公认的第一台 8 限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的 要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。 20 世纪 70 年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使 加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电 器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的 微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机（简称 展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为 20 世纪 70 年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、 能及极高的性价 比奠定了它在现代工业中的地位。20 世纪 80 年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 上世纪 80 年代至 90 年代中期，是 展最快的时期，年增长率一直保持为 3040%。在这时期， 处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高， 渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的 统。 20 世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。 我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备 中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了 应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的 列、杭州机床电器厂生产的 D 系列、大连组合机床研究所生产的 州电子计算机厂生产的 列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的 产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深入， 我国将有更广阔的应用天地。 9 组成及特点 从结构上分， 为固定式和组合式（模块式）两种。固定式 括 、I/O 板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式 块、 I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。 这里主要介绍一下它的 核心，起神经中枢的作用，每套 少有一个 按 系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和 部电路的工作状态和编程过程中的语法 错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。 要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成， 元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是 可缺少的组成单元。在使用者看来，不必要详细分析 内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。 控制器控制 作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控 制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。 度和内存容量是 重要参数，它们决定着 工作速度， 此限制着控制规模。 用途 初期由于其价格高于继电器控制装置 ,使其应用受到限制。但近年来由于微处理器芯片及有关元件价格大大下降 ,使 同时又由于 使 应用越来越广泛 ,广泛应用于钢铁、水泥、石油、化工、采矿、电力、机械制造、汽车、造纸、纺织、环保等行业。 应用通常可分为五种类 型： （ 1）顺序控制 这是 用最广泛的领域，用以取代传统的继电器顺序控制。应用于单机控制、多机群控、生产自动线控制等。如注塑机、印刷机械、订书机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配生产线、电镀流水线及电梯控制等。 （ 2）运动控制 造商目前已提供了拖动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模版。在多数情况下， 扫描目标位置的数据送给模版块，其输出移动一轴或数轴到目标位置。每个轴移动时，位置控制模块保持适当的速度和加速度，确保运动平滑。相对来说，位置控制模块比计算机数值控制（ 置体积更小，价格更低，速度更快，操作方便。 （ 3）闭环过程控制 控制大量的物理参数，如温度、压力、速度和流量等。块的提供使 有闭环控制功能 ,即10 一个具有 制能力的 用于过程控制。当过程控制中某一个变量出现偏差时 ,制算法会计算出正确的输出 ,把变量保持在设定值上。 （ 4）数据处理 在机械加工中，出现了把支持顺序控制的 计算机数值控制（ 备紧密结合的趋向。著名的日本 司 推出的 11、 12 系列，已将 了实现 公司采用了窗口软件。通过窗口软件，用户可以独自编程，由 至 备使用。美国 司的 备新机种也同样使用了具有数据处理的 计今后几年 主体的控制和管理系统。 （ 5）通信和联网 为了适应国外近几年来兴起的工厂自动化（ 统、柔性制造系统（ 集散控制系统（ 发展的需要，必须发展 间， 上级计算机之间的通信 功能。作为实时控制系统，不仅 据通信速率要求高，而且要考虑出现停电故障时的对策。 用语言 可编程控制器中有多种程序设计语言 ,它们是梯形图语言、布尔助记符语言、功能表图语言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等。梯形图语言和布尔助记符语言是基本程序设计语言，它通常由一系列指令组成，用这些指令可以完成大多数简单控制功能，例如，代替继电器、计数器、计时器完成顺序控制和逻辑控制等，扩展或增强指令集，它们也能执行其它基本操作。功能表图语言和语句描述语言是高级程序设计语言，它可需要去执行更有效操作，例 如，模拟量控制，数据操纵，报表报印和其他基本程序设计语言无法完成功能。功能模块图语言采用功能模块图形式，软连接方式完成所要求控制功能，它可编程序控制器中到了广泛应用，集散控制系统编程和组态时也常常被采用，它具有连接方便、操作简单、易于掌握等特点，为广大工程设计和应用人员所喜爱。 可编程器应用范围，程序设计语言可以组合使用，常用程序设计语言是： 梯形图程序设计语言； 布尔助记符程序设计语言（语句表）； 功能表图程序设计语言； 功能模块图程序设计语言 ； 结构化 语句描述程序设计语言； 梯形图与结构化语句描述程序设计语言 ； 布尔助记符与功能表图程序设计语言； 布尔助记符与结构化语句描述程序设计语言。 11 第二章 统总体设计方案概述 完成一个改造设计的前提是对需改造对象性能的全面掌握，了解改造前设备存在的问题从而确定改造中需要解决的问题，确定改造目标后再进行系统的设计。 统滚齿机控制系统的功能与技术指标 传统滚齿机的类型较多，控制电路各不相同，但都存 在相同的问题，即利用齿轮挂箱实现各运动部件的转速控制和联动。过长的传动链是导致产品加工精度低的主要原因。这里先对先对 滚齿机做简单电路分析，以明确滚齿机的基本工作原理。 滚齿机电气电路分析 滚齿机的电气控制线路图如下图 示： 图 滚齿机的电气控制线路图 主电路共有四台电动机，其中 主轴电动机，利用 现正反转控制。合电机 传时实施进给加工， 合 转时进行退刀。轴向快速运动电机由接触器 现正、反转控制。液压泵电机由接触器 制。主轴的运转利用齿轮挂箱可带得刀具高速旋转和刀具的横向进给，加工不同工件时应按要求选择不同的齿轮挂箱，利用齿轮传动实现各主轴转速调节和转速联动； 冷却泵电动机，只要求单向旋转；冷却泵电机 制，即 合则 作。但要注意的是 1 电动机工作后才能启动，为顺序控制。 2 要进行长时间工作，所以都装有过载保护。整个线路由一组总熔断器做短路保护。 控制电路 液压泵控制 总 开关 合，为控制电路接通做好准备，同时接通接触器 圈电路， 压泵电动机 电路闭合工作，为液压系统提供压力油，为传动元件提供润滑油，保证旋转元件在工作之前得到充分的润滑。 主电动机控制 12 滚齿过程中的主要运动都是由电动机 供，先将转换开关 换到 圈电路，此时按下按钮 触器 圈电路接通，利用其常开触点使 锁，主触点闭合，电动机 转，主电路接通，电动机 过外联系传动链带动滚刀正转（逆铣），由滚刀轴通过内联系或者外联系传动链带动刀架、工作台 运动，当刀架运动到上方或者下方的极限位置时，由行程开关 行极限位置保护，压下行程开关，接触器 圈断电，电动机 止转动。 当 换到 圈回路位置，按下按钮 ，接触器 得电并自锁，电动机 转，带动刀具作顺铣加工。 当按下按钮 ，其常开触点闭合，接通接触器 路。但由于 常闭触点切断了 圈的自锁回路，接触器线圈回路不能自锁，电动机 能点动旋转，为机床点动调整控制状态，有利于调整各个运动部件之间的相对位置。 冷却泵电动机 控制 在主电动机的工作工作状态，即 圈得电的情况下，将转换开关 于闭合状态，接触器 圈电路闭合，线圈得电，主触点接通电动机 电路，冷却泵工作，为切削过程提供切削液。 轴向快速移动点动控制 刀具在加工完毕，轴向返回初始位置或作刀架的轴向调整时，刀架需要作快速移动。为了减少传动元件和缩短辅助时间，利用快速电动机带动刀架作轴向运动。在作快速移动之前，将刀架轴向工作进给的传动链切换到由快速电动机带动的传动链。扳动手柄接通快速运动机械离合器，断开工作进给传动链，压下行程开关 后按下按钮 触器 圈电路接通，其主触点闭合，快速移动电动机 转，电动机带动刀架快速从底端向上运动，由于 圈回路没有自锁，电动机只能点动工作，松开按钮 运动停止。 当按下按钮 ，接触器 电，接通电动机 反转电路，轴向快速移动电动机 转，带动刀架作由上向下的快速移动。接触器 常开触点闭合，接通电磁阀电磁铁 路，平衡液压缸工作，使得快速向下移动平稳。 径向运动控制 为了能够调整刀具与工件的径向位置和加工蜗轮的需要，工作台能够作径向运动，其运动由液 压系统提供动力，当转换开关 合后，电磁铁 电，液压缸推动工作台作径向运动。 其他控制内容 照明电路采用 24V 电源，当将转换开关 合时，照明电路接通，灯 。 指示灯电路主要有电源指示灯 滑油指示灯 电动机过载指示灯 合上电源总开关（低压断路器） ，指示灯 ，标志电源接通；当润滑油减13 少到一定程度时，安装在液压缸中的浮子继电器 点闭合，指示灯 ，提醒操作者及时添加润滑油，以监控润滑油；当主电动机过载时，热继电器 开触点闭合，指示灯 ，提示操作者系统有故障，主电动机过载。 四台 电动机之间的关系为顺序控制。 通过对滚齿机进行各种加工操作的运动分析，确定滚齿机运动要求如下： 主轴的高速旋转且转速可调： 5 495 滚刀的高速旋转且转速可调： 500 4000 滚刀的横向进给且进给速度可调：快速时 5000mm/ 上述三种速度可根据相关参数实现联动。 滚齿机工作时，要求能够实现这三个转速在很大的范围内连续可调，并保证三速度之间存在一定的函数关系。在 传统滚齿机上是利用齿轮挂箱实现三者之间的联动和速度控制的。 工作台的垂直方向进给； 滚刀的横向进给。 应该注意的是滚刀的垂直进给和滚刀的横向进给应该实现双速运行，位置较远时可高速进给，当达到一定位置时，由传感器发出信号改为低速进给。另外，加工不同工件，应选择不同的转速比，即电机的转速应该可以按要求调节。 垂直进给行程开关（上下位置）； 横向进给行程开关（左右极限位置）。 在传统机床电路中，行程开关是常见的位置限制元件，在 电气控制中是必不可少的。 滚齿机的参数指标 滚齿机的参数指标如表 示： 表 3150E 型滚齿机参数指标 项目参数 数据 最大加工直径 500大加工模数 8大加工宽度 250件上最小齿数 6 刀架最大回转角度 240 刀架最大垂直行程（ Z 轴） 300 轴分辨率 4 工作台直径 510作台到立柱最大距离 835作台到立柱最小距离 380作台水平移动行程（ X 轴） 310 轴分辨率 许安装的最大滚刀直径 160刀的转速 500 4000刀横向进给速度（快速） 500mm/刀最大的的轴向运动量 55刀轴线到台面的距离 最大 535小 253件轴线到滚刀轴的距离 最大 330小 20轴转速范围 40 250电动机功率 床净重 500次改造要求是将机械滚齿机改造为数控滚齿机，由于机床设备自身的 一些特点，改造过程中将对上述参数有较大的调整，如各运动部件的行程距离、齿轮加工角度等，但改造最主要的任务是对加工精度的提高和操作效率的提高。 图 滚齿机数控改造后的传动原理图 制系统设计方案 在传统滚齿机中，最大的问题是齿轮挂箱的使用。在传统滚齿机进行滚齿加工操作时，为了保证各运动部件的同步进给，利用了齿轮挂箱的齿轮传动链实现三轴联动并实15 现速度匹配的，这使得传动链过长，难以保证加工精度；同时加工不同工件时，因加工齿轮齿数、模数等重要参数的不同，需要进行挂轮操作进 行换档换速，此类操作使得劳动量大，生产效率低。传统滚齿机的传动示意图如图 示。图中齿轮的传动误差为齿轮加工误差的主要来源。为了克服传统滚齿机中因机械传动复杂而导致加工精度低、劳动强度大的缺点，对滚齿机的硬件进行了改造、减少传动链，并利用软件进行控制，以实现三轴联动并进行调速，以期达到提高加工精度、降低劳动强度的目的。 图 统滚齿机传动示意图 1 设计思路 通过机械设备的硬件改造，用多台伺服电机对各运动部件进行直 接控制，利用 样去掉传统滚齿机中的传动齿轮，实现零件传动从而减小齿轮的传动误差，增强了设备的刚性，提高了齿轮加工精度。 利用 件的功能特点，根据加工工件参数的不同，输入工件关键的参数后，系统能自动实现三轴之间的速度调节，无需操作人员进行挂轮操作，降低劳动量，提高加工效率。 利用传感器对运动部件的位置进行跟踪和检测，将检测到的数据传递给 为精确的控制调整，提高加工精度。同时实现控制过程的自动化。 为了提高改造后机床的可操作性，增强人机对 话功能，采用触摸屏作为人际交换界面，有利于参数额输入和加工过程的检测。 2 系统设计方案 在硬件改造上，为了解决齿轮挂箱的使用出现的问题，结合最新的数控滚齿机传动技术，在硬件改造上决定实现零传动技术，即利用伺服电机直接连接旋转主轴，实现零传动。零传动的传动方式大大缩短传动链，降低传动误差带来的加工误差。同时，由于16 其机械结构简单，有利于提高机床的刚性，完全机械传动链中存在的磨损问题，进而保持了精度的稳定性，提高机床加工精度。 同时，为了更好的对运动部件位置进行定位和检测反馈，提高自动化控制的程 度，在机床改造过程中，应充分利用传感器。在进给的极限位置和原点位置均设置了传感器对工作台的进给进行位置跟踪。从安全的角度出发，加设了行程开关，与传感器组合使用，以更好的对机床进行保护。 为了提高改造后机床的操作灵活性，并对机床性能全面提升，采用触摸屏作为改造后机床的输入部件，在触摸屏上可直接进行各参数的设定、机床运行情况监控，并能在加工过程中进行故障报警。 充分考虑滚齿机改造后需实现的功能之后，对滚齿机的硬件部分做出如图 示的框架设计： 图 总体设计 框架示意图 在图 ，电网电压对 服电机、触摸屏和传感器进行供电。 为 电时，应在 加一比一的隔离变压器以保护 安全使用。 为伺服驱动电路供电时，因伺服驱动需要采用三相 220V 供电，因此在伺服驱动电路之前加 380V/220V 三相隔离变压器。 伺服驱动电路与伺服电机之间有电力线与编码线连接。 触摸屏工作电压 +24V 由开关电源或者直流稳压电源提供。触 摸屏是参数输入的主要操作界面，实现转速调节和过程监控。触摸屏与 用 施连接实现数据传输。 传感器的工作电压 +24V 由开关电源提供或直流稳压电源提供。传感器对伺服电机的运行过程位置进行监控，将信息传递给 运行过程进行调整，保证程序执行过程的精确性。 17 第三章 硬件系统的设计 一个完整的自动化控制电路包括能保证电路正常工作的电源部分、起控制作用的核心部件 控性能优越的伺服系统、 以及对位置进行检测和反馈的传感器。做好每一部分电路的设计是完成整个电路设计的基础。本节主要概述 服系统的选择和应用、传感器的特性与应用、触摸屏的使用以及电源设计等内容。 述 一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境设计的一种工业控制计算机，采用面向用户的指令，编程方便。近年来， 传统的对开关量处理的基础上，又增加了数字运算及对模拟信号处理的能力。这给 应用带来了巨大的发展前景。 基本结构 根据硬件结构的不同，可以把 为整体和模块式，近年来又将这两种形式结合起来的趋势。 内部结构大体上可分为四部分：中央处理器（ 存储单元、输入输出单元和扩展单元。 块： 块主要由微处理器（ 存储器组成。有的还包括 直流稳压电源。在控制系统中， 块相当于人的大脑和心脏。它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出。 存储器：根据存储器在系统中的作用，可以把它们分为下面的 4 种：系统程序存储器；用户程序存储器；数据表寄存器（ 高速暂 存存储器（ 开关量 I/O 输入输出模块： I/O 模块的接线方式有汇点式、分隔式和分组式三种，极大多数的 输入端子采用汇点式，而输出端子则采用分组式或分隔式。 编程器： 编程器用来生成 用户程序，并对程序进行编辑、检查和修改，高级的编程器还可以将程序存储在磁带或磁盘中，并驱动打印机打出带注解的梯形图程序或指令表程
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号