畢業(yè)設計----無卡軸木材旋切機進給控制系統(tǒng)

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文檔簡介

1、　　本科生畢業(yè)設計　無卡軸木材旋切機進給控制系統(tǒng)　Feed control system of log-core veneer lathe　學生姓名　所在專業(yè)機械設計制造及其自動化<p&

2、gt;　所在班級機制10752　申請學位　指導教師職稱副教授　副指導教師職稱　答辯時間2011年 6 月7 日　　目錄　　設計總

3、說明書I　　INTRODUCTIONII　　1緒論1　　2總體設計方案2　　2.1無卡軸旋切機工作原理2　　2.2進給系統(tǒng)設計2

4、　　2.3控制設計2　　3無卡軸旋切機變速進給系統(tǒng)設計2　　3.1無卡軸旋切機的工作原理2　　3.2無卡軸旋切機單板旋切厚度2　　3.3恒線速旋切時旋切進給3　　3.3.1旋切刀進給速度3

5、　　3.3.2恒線速旋切時旋切軌跡4　　3.4進給系統(tǒng)絲杠的選擇與計算8　　3.4.1滾珠絲杠動載荷驗算8　　3.4.2傳動效率計算9　　3.4.3滾珠絲杠剛度驗算9

6、　3.4.3.1滾珠絲杠在工作載荷下的拉壓變形量9　　3.4.3.2滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量9　　3.4.3.3壓桿穩(wěn)定性驗算10　　3.5直齒錐齒輪的選擇與計算11　　3.5.1選定齒輪的類型、精度等級、材料及齒數(shù)11&l

7、t;p>　　3.5.2按齒面接觸強度計算12　　3.5.2.1確定公式內(nèi)各計算數(shù)值12　　3.5.2.2計算13　　3.5.3直齒錐齒輪的幾何尺寸計算13　　3.5.4按齒根彎曲強度進行校驗14　　3.6

8、齒輪軸的計算與校核15　　3.6.1齒輪軸的強度計算15　　3.6.2齒輪軸的剛度驗算15　　3.7減速器的選擇與計算16　　3.8進給電機的選擇與計算16　　3.8.1進給電機類型的選擇16</p&

9、gt;　　3.8.2永磁同步交流伺服電動機的選型17　　3.8.3電機的工作情況17　　3.8.4電機的安裝尺寸17　　3.8.5電機的轉(zhuǎn)速18　　4無卡軸旋切機控制部分設計18　　4.1控

10、制系統(tǒng)流程圖18　　4.2拉線式位移傳感器的選型與計算18　　4.3單片機的選擇、計算、程序編寫以及接線19　　4.3.3矩陣鍵盤輸入板厚、直徑、延時20　　4.3.4進給電機的正反轉(zhuǎn)控制21　　4.3.5電機的開啟、暫

11、停、停止與急停以及電壓放大器與繼電器的選型21　　4.3.5.1進給電機的控制21　　4.3.5.2三個主運動電機的控制22　　4.3.5.3 電壓放大器選型22　　4.3.5.4繼電器選型與計算22　　4.3.5輸入功

12、能切換23　　4.4變頻器的選擇23　　4.4.1變頻器的輸出23　　4.4.2壓尺輥安裝高度與刀架進給原點的設定23　　4.4.3旋切機工作循環(huán)周期25　　4.4.3.1在原點疾速時間計算25

13、　　4.4.3.2進給時間計算25　　4.4.3.3操作人員反應時間25　　4.4.3.4快退時間計算26　　4.4.3.5旋切機的工作效率26　　4.5位移頻率對照表制作26　　4.5.1相關公式2

14、6　　4.6計數(shù)器與定時器的初值計算28　　4.6.1進給計數(shù)器T0初值計算28　　4.6.2快退計數(shù)器T0初值計算28　　4.6.3定時數(shù)器T1初值計算28　　4.6.4確定技術定時器工作方式29

15、　　4.7程序編寫29　　5結論34　　鳴謝35　　參考文獻36　　設計總說明書<

16、/p>　　單板旋切機研究的關鍵是提高木材利用率和提高加工精度，只有這樣，才能緩解木材供需的矛盾，使各大木材加工廠在激烈的競爭中站穩(wěn)腳跟。在工業(yè)發(fā)達國家，單板旋切機的研究已經(jīng)達到了較高的水平，單板的制造精度和加工質(zhì)量越來越好，我國繼續(xù)向世界發(fā)達國家看齊。傳統(tǒng)的單板旋切機，由于其剩余木芯直徑大，浪費了寶貴的森林資源。為了提高木材利用率，許多廠家都開發(fā)了無卡軸旋切機。但無卡軸旋切機的單板旋切厚度不易保證。本設計通過

17、對無卡軸旋切機原理和旋切曲線的研究，推導出了變速進給系統(tǒng)的數(shù)學模型，以保證所旋切的單板厚度均勻。此外，當旋切大厚度的單板時，對該數(shù)學模型進行了修正，以減小單板的厚度偏差。該數(shù)學模型進行旋切，其單板厚度公差能夠滿足要求，符合刀架進給要求，所以可用該數(shù)學模型指導無卡軸旋切機進給系統(tǒng)的設計。　　關鍵詞:旋切、無卡軸旋切機、單板旋切厚度、進給模型　　INTROD

18、UCTION　　Veneer peeling machine of the key is to improve wood utilization and higher precision. The only way to ease the contradiction between supply and demand of wood, so that the major wood process

19、ing plants in the fierce competition foothold. In industrialized countries, veneer peeling machine research has reached a high level of accuracy and veneer manufacturing process quality and more, in line with China conti

20、nued to developed countries. The traditional veneer lathe wastes precious forest reserves　　Key words: peeling，log-core veneer lathe，veneer peeling thickness,　　feeding mo</p&g

21、t;　　無卡軸旋切機進給控制設計　　機械設計制造及其自動化，20711411519，劉敏鑫　　指導教師：趙侖　　緒論　　旋切是單板和膠合板生產(chǎn)的一個重要工序，在很大程度上決定

22、了單板和膠合板的質(zhì)量，旋切機是膠合板生產(chǎn)中的關鍵設備。近年來，隨著新型人造板品種的不斷誕生，以及單板綜合利用的不斷發(fā)展，這些都為單板的加工利。但是，我國是一個木材資源非常匾乏的國家，隨著木材工業(yè)的發(fā)展，天然木材資源嚴重枯竭，出現(xiàn)了木材長期供不應求的局面。據(jù)統(tǒng)計，我國木材年平均產(chǎn)量是6500多萬擴，木材的綜合利用率僅為60%左右，與有些國家相比差距很大，世界發(fā)達國家木材利用率一般均在8既以上，有的國家如瑞典可達90%以上。據(jù)此推測，如果旋

23、出單板的出材率提高1%，每年可節(jié)省23萬立方米木材，其經(jīng)濟效益和社會效益十分顯著。由此可見，單板旋切機研究的關鍵是提高木材利用率和提高加工精度，只有這樣，才能緩解木材供需的矛盾，使各大木材加工廠在激烈的競爭中站穩(wěn)腳跟。　　傳統(tǒng)的木材旋切單板采用有卡軸旋切，這些機械式的單卡軸旋切機，由于存在卡芯，小于一定直徑木材就無法旋切，木段旋切后的剩余木芯直徑大，一般為7Omm左右?？^直徑越大，木段旋切后的

24、剩余木芯直徑也越大，這無疑是給日趨枯竭的木材資源雪上加霜。如果采用卡頭直徑小，在旋切大直徑木段時，由于木段和卡頭的接觸面太小，木段承受不了切削所需的扭矩，而使木段擰芯出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。近年來，我們已明顯意識到森林資源的危困，我國的旋切機的研究正在木材高效利用方面做文章，研制出了木材利用率高的旋切機，即無卡軸旋切機，這種旋切機與傳統(tǒng)的旋切機不同，沒有用來夾持原木的卡軸，靠驅(qū)動輥驅(qū)動原木進行旋切，由于沒有卡軸，減小了剩余木芯直徑，使木材利用率提

25、高10%以上，可把木段最小直徑旋到28mm左右。　　無卡軸旋切機研制成功大大提高了木材的利用率，但由于起步較晚，在技術先進性和產(chǎn)品質(zhì)量可靠性方面，都存在一定問題。由于旋切過程中木段直徑的變化、后角的變化等，都造成單板的厚度難以保證。如果單板厚薄不均，壓制膠合板時，必然要用較大的壓力，才能使單板表面之間緊密接觸，這樣就增大了木材壓縮損失;單板厚度偏差大，熱壓膠合后，合板各處壓縮率不同，各處強度也不

26、一樣，膠層厚薄也不均勻，膠固化干縮時就會在合板內(nèi)產(chǎn)生很大內(nèi)應力，容易變形，降低產(chǎn)品質(zhì)量;單板厚度的不均勻還給膠合板表面的精加工(砂光)帶來很大困難，即由于板材厚度不均，造成砂削受力不均勻，使砂光機砂架產(chǎn)生一定的振顫，影響砂光質(zhì)量(易產(chǎn)生波度)，在這種情況下，若保證膠合板的名義尺寸，旋切機旋切時則必須適當增大單板厚度，這樣不僅浪費了大量珍貴的木材，而且砂光量過大還增加了砂光機的負荷甚至需要二次砂光。由此可見，如何提高無卡軸旋切機的加工精度

27、，特別是單板厚度的均勻性，現(xiàn)己引起人們極大關注。因此，該種旋切機所旋切的單板厚度均勻性的研究是提高旋切機質(zhì)量的關鍵。　　總體設計方案　　無卡軸旋切機工作原理　　無卡軸木材旋切機的工作原理是通過木材旋轉(zhuǎn)和刀臺直線進給完成旋切目的，在旋切過程中，單雙輥轉(zhuǎn)速恒定，木材直徑是不斷變化

28、的，工作臺進給通過位移傳感反饋給變頻器，變頻器輸出相應頻率從而改變伺服電機輸出轉(zhuǎn)速完成切削過程。　　進給系統(tǒng)設計　　進給系統(tǒng)是木材旋切機的核心所在，它實現(xiàn)切刀與給進壓尺輥的變速給進,由給進電機通過絲桿帶動進退.絲桿驅(qū)動軸安裝有位置坐標傳感器,驅(qū)動軸每轉(zhuǎn)一周,輸出一個位置脈沖.對位置脈沖計數(shù),根據(jù)電機與絲桿之間的傳動比

29、,就可計算出刀具臺的位置坐標.　　控制設計　　8031單片機有5個功能模塊，即輸入、調(diào)速、輸入模式、主運動電機以及進給電機的啟動暫停停止。由輸入模塊輸入板厚、進給原點和延時時間，通過單片機閉環(huán)回路實現(xiàn)自動調(diào)速循環(huán)進給快退，通過手動可以對主運動電機和進給電機進行操作以及切換輸入模式。<p&

30、gt;　　無卡軸旋切機變速進給系統(tǒng)設計　　無卡軸旋切機的工作原理　　如圖1—1所示,驅(qū)動輥1、2和壓尺輥3逆時針旋轉(zhuǎn),固定在刀刃上的旋切刀片以速度V(mm/min)進給。當驅(qū)動輥1、2和壓尺輥3以恒定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時,驅(qū)動圓木以轉(zhuǎn)速n(r/min)旋轉(zhuǎn),圓木的轉(zhuǎn)速n(r/min)是變化的。假設驅(qū)動輥與圓木間無相對滑動,那么圓木表面的線速度恒定。因此,為了旋切

31、出厚度m均勻的單板,要求刀刃進給速度V在旋切過程中必須以一定的規(guī)律連　　續(xù)變化。　　無卡軸旋切機單板旋切厚度　　如圖1一2所示，傳統(tǒng)的有卡軸旋切機的木段作定軸回轉(zhuǎn)運動，刀刃平行于木材纖維，作垂直木材纖維長度方向上的進給運動，即主運動是等角速度回轉(zhuǎn)，在木段的回轉(zhuǎn)運動和旋刀的進給

32、運動之間，有著嚴格的運動學關系。如圖1一1所示，無卡軸旋切機與傳統(tǒng)的有卡軸旋切機截然不同，沒有用于夾緊木段并使其旋轉(zhuǎn)的卡軸，在旋切過程中，木段4被三角布置的三個輥筒抱住，其中摩擦輥1驅(qū)動木段旋轉(zhuǎn)，輥3起壓尺和支承作用。顯然，無卡軸旋切機的主運動是恒線速回轉(zhuǎn)，即在旋切過程中，隨著木段直徑的減小，木段的轉(zhuǎn)速逐漸增大。這種旋切機旋切終了時，兩摩擦輥可以靠得很近，因而旋切后剩余的木芯可以很小，直徑一般不大于30nI功〔37]，提高了木材的利用率

33、。這種旋切機還可以旋切空心材、腐裂材及環(huán)裂材等，擴大了對劣質(zhì)材的利用范圍。　　旋切時，旋刀從木段上旋切出連續(xù)帶狀的單板，單板名義厚度是木段旋轉(zhuǎn)一周時旋刀的進給量。　　圖3.1—1無卡軸旋切機工作原理圖圖3.2—1單卡軸旋切機工作原理圖　　恒線速旋切時旋切進給

34、　　旋切刀進給速度　　無卡軸旋切機的工作原理如圖3.3.1一1所示，旋切刀把薄板從圓木上刨出來。刀具的進給運動采用調(diào)速電機通過絲桿驅(qū)動，解決單板厚薄均勻性的關鍵在于建立進給系統(tǒng)的變速進給模型。　　設現(xiàn)定:　　X(mm) —刀尖到兩

35、驅(qū)動輥中心線中點的位移　　no(r/min) —驅(qū)動輥轉(zhuǎn)速(恒定不變)　　r(mm) —驅(qū)動輥半徑(常數(shù))　　Dl(mm) —驅(qū)動輥直徑(常數(shù))　　n(r/nIin) —木段轉(zhuǎn)速(隨圓木直徑變小而變大)　　h(mm)

36、 —裝刀高度(常數(shù))　　R(mm) —圓木瞬時半徑(隨切削的進行而不斷變小)　　D(mm) —圓木瞬時直徑(隨切削的進行而不斷變小)　　h1（mm） —驅(qū)動輥1、2中心距(常數(shù))　　m（mm） —單板名義厚度(切削過程中應保持恒定)</

37、p>　　V(mm/min) —驅(qū)動輥與圓木線速度(恒定不變)　　Vt(mm/min)—旋切刀的進給速度(在切削過程中是變化的)　　假定驅(qū)動輥與圓木之間無相對滑動，即其表面線速度相同，亦即:　　（3.1—1）

38、　　在旋切過程中，旋刀刀刃的水平坐標為:　　（3.1—2）　　其中x、R是隨著切削過程的變化而變化的。　　把上式兩邊對時間t求導得:　　故：（3.1—3）　　恒線速

39、旋切時旋切軌跡　　旋切軌跡：切過程中，旋刀刀刃A在木段橫截面上移動的軌跡稱為旋切曲線。　　由于無卡軸旋切機是恒線速旋切，木段的轉(zhuǎn)速隨著木段直徑的減小逐漸增大，但其運動學關系與恒轉(zhuǎn)速旋切的有卡軸旋切機是一樣的，即木段轉(zhuǎn)一周，旋刀前　　3.3.1—1無卡軸木材旋切機工作原理圖

40、　　進的距離為單板的名義厚度m。　　如:當=ho時，工件每轉(zhuǎn)一周，旋刀前進的距離是相等的，即:　　每一瞬間時，　　因此，可以認為恒轉(zhuǎn)速旋切的旋切軌跡同樣適用于恒線速旋切[48]，故可用　　木段恒轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)推導無卡軸旋切機的旋切曲線。&l

41、t;/p>　　如圖3.3.2一1、3.3.2一2、3.3.2一3所示，在旋切過程中，旋刀刀刃由A點走到B點，同時木段做順時針回轉(zhuǎn)運動。　　現(xiàn)設定:　　一木段轉(zhuǎn)過的極角()　　H 一旋刀安裝高度，旋刀刀刃距木段軸線水平面的距離，刀刃高于軸線為正值

42、，低于軸線為負值(mm)。　　R 一木段的瞬時半徑(mm)。　　如圖3.2一2所示，在旋切過程中，木段順時針恒轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，木段每轉(zhuǎn)一周，旋切刀進給量為m。進給方向線始終與裝刀高度h為半徑的圓相切，形成直角三角形△AOB，AB土B0，OB=h?，F(xiàn)假定木段不動，則旋切刀刃口A沿AB方向(進給方向)作進給運動的同時，切線AB繞以h為半徑的圓周逆時針轉(zhuǎn)動，半徑

43、B0也隨之繞圓心O逆時針轉(zhuǎn)動，直到刀刃A沿進給方向艙移動到B點。　　3.3.2—1 圓木旋切軌跡 3.3.2—2旋切刀運動圖　　3.3.2—3旋切軌跡圖　　為了便于列出旋切軌跡方程，如圖3.3一2所示，假定刀刃從B點反向移A點，切線AB沿圓周順時針轉(zhuǎn)動，B0順時針轉(zhuǎn)過了中

44、角，則:　　設則：　　由此得出旋切刀刃口A點的參數(shù)方程為:　　把兩式兩邊平方，然后相加得:　　即旋切曲線極坐標方程為:　?。?3.2—1）<

45、;/p>　　即：　　求導得：　?。?.2—2）　　在旋切曲線中作弧長的微分，設為旋切曲線的弧長，則:　?。ㄓ芍袊平虅?chuàng)新導刊《關于

46、弧微分公式的推導》有：轉(zhuǎn)化為極坐標函數(shù)：代入即：；；得：即：）　　代入（ 3.2—1）、（3.2—2）則有：　?。?3.2—3）又，無卡軸旋切機主運動線速度保持恒定　　故: （3.2—4）　　由（

47、 3.2—3）、（3.2—4）有：　　即： (3.2—5)　　式（ 3.2—1）兩邊同時對求導，則：　　故：　　把式 (3.2—5)代入上式有：

48、?。?.2—6）　　由式（ 3.2—1）有：　　即：　　把上面兩式代入（3.2—6）得　?。?.2—7） 　　把上式代入（3.1—3）

49、得：　　把上式代入（3.1—1）得：　　上式中即為刀具的變速進給模型，其中：　　如果從交流調(diào)速電機到絲桿的傳動比為常數(shù)K，絲桿的螺距為T，則交流調(diào)速電機的輸出轉(zhuǎn)速Nt為:　　由于驅(qū)動輥的半徑r、裝刀高度h、單板名義厚度m、驅(qū)動輥中心距h1、驅(qū)<

50、;p>　　動輥轉(zhuǎn)速n。、傳動比K及絲桿螺距L0為常數(shù)，故進給電機的轉(zhuǎn)速只與圓木R有關，在切削過程中，R越來越小，進給電機轉(zhuǎn)速越來越大。　　又　　當m取最大值D取最小值時，Vt最大　　故：

51、當m取最小值D取最大值時，Vt最小　　故：　　進給系統(tǒng)絲杠的選擇與計算　　滾珠絲杠動載荷驗算　　由《專業(yè)課程課程設計指導書》式2—14有滾珠絲杠最大運載荷:

52、;　　（4.1—1）　　其中C:滾珠絲杠最大動載荷　　:運轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)　?。簼L珠絲杠工作載荷　　L：工作壽命，，單位

53、;　　由經(jīng)驗取絲杠工作載荷為　　查《專業(yè)課程課程設計指導書》預選滾珠絲杠FYND4010-4　　查《專業(yè)課程課程設計指導書》表2-7額定動載荷　　故絲杠FYND4010—4的動載荷符合要求。　　傳動效率計算&l

54、t;p>　　查《專業(yè)課程課程設計指導書》滾珠絲杠螺母副的傳動效率為：　　查得　　故：　　滾珠絲杠剛度驗算　　滾珠絲杠在工作載荷下的拉壓變形量</

55、p>　　滾珠絲杠的拉伸變形量：　　其中滾珠絲杠的長度?。?　　滾珠絲杠的負載為：　　滾珠絲杠按內(nèi)徑確定的面積：　　故：　　滾珠

56、與螺紋滾道間的接觸變形量　　查《專業(yè)課程課程設計指導書》式2-16有：　　滾珠絲杠有預緊力，且預緊力為工作載荷的，值可減小一半左右　　其中為滾珠直徑，　　為滾珠總數(shù)量<

57、;p>　　故：　　則有：絲杠總變形量　　變形量要少于定位精度得一半，又　　故：，滾珠絲杠FYND4010—4的剛度符合要求　　壓桿穩(wěn)定性驗算</p

58、>　　本設計滾珠絲杠的支撐方式為:一段固定，一端自由　　查《專業(yè)課程課程設計指導書》表2-11得　　由《專業(yè)課程課程設計指導書》式2-18 失穩(wěn)時的臨界載荷為　　其中絲杠截面慣量矩：　　支撐方式系數(shù)： &l

59、t;/p>　　剛的彈性模量：　　絲杠的最大工作長度：　　故：　　一般穩(wěn)定性安全系數(shù)，取　　穩(wěn)定性安全系數(shù)&

60、lt;p>　　故絲杠FYND4010—4的穩(wěn)定性符合要求　　直齒錐齒輪的選擇與計算　　選定齒輪的類型、精度等級、材料及齒數(shù)　　如圖5—1所示的傳動方案，選用直齒錐齒輪傳動　　圖3.5—1錐齒輪傳動圖3.5.3—1錐齒輪結構圖

61、　　旋切機進的進給系統(tǒng)，速度不搞，故選用7級精度　　選擇材料：　　相關參數(shù)選擇:由《機械設計》10—8（一）設計參數(shù)可選： 　　故:齒寬系數(shù)：<b&

62、gt;　　傳動比：　　工作壽命15年（設每年工作300天，每天工作16h）　　以下設計引用如果沒有特殊說明都來自《機械設計》　　由表10—1，選擇4個錐齒輪的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)后表面淬火）　　硬度為250HBS，由于4個錐齒輪受力大致相同，故以相同計算

63、　　選擇齒輪齒數(shù)：　　取　　由10—8(一)設計參數(shù)式(f)：　　式（d）：　　故：當量齒數(shù)：&l

64、t;/b>　　按齒面接觸強度計算　　由設計計算公式（10—26）進行運算，即：　　確定公式內(nèi)各計算數(shù)值　　試選載荷系數(shù)，取　　計算錐齒輪的傳動扭矩&

65、lt;/p>　　絲杠的驅(qū)動扭矩為:　　其中：　　故：　　故錐齒輪的傳動扭矩為：　　由10—8(一)中相關資料取齒寬系數(shù)：</

66、p>　　由表10—6查得材料的彈性影響系數(shù)　　由圖10—21e按齒面硬度查得接觸疲勞強度極限　　由式10—13計算應循環(huán)次數(shù)　　其中：　　故：&

67、lt;p>　　計算　　試算錐齒輪：　　計算圓周速度：　　計算載荷系數(shù)：　　由表10—2查得<

68、;/b>　　由圖10—8查得動載荷系數(shù)：　　齒間動載荷分配系數(shù)取1，即：　　查表10—9得軸承系數(shù)：　　故齒間載荷分布系數(shù)為：　　按實際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式10—26有：<p&g

69、t;　　查《機械原理》表10—6，取　　故：　　直齒錐齒輪的幾何尺寸計算　　如圖3.5.3—1，已知：　　故： 　　由《機械原理》表10—7有：<

70、/p>　　由　　又： 　　齒寬為：　　按齒根彎曲強度進行校驗　　由式10—24：</p

71、>　　由3.5.2.2載荷計算的相關參數(shù)可知　　由3.5.2.2計算齒輪的傳動扭矩相關參數(shù)可知　　扭矩： 　　按當量齒數(shù)查表10—5得　　查圖10—20（d）得<p&

72、gt;　　故錐齒輪的齒根彎曲強度符合要求，選擇該齒輪　　齒輪軸的計算與校核　　齒輪軸的強度計算　　故齒輪軸的扭矩為：　　由于齒輪軸受到的彎矩較小，故可按扭矩強

73、度條件計算　　材料選擇:選用45號鋼　　查《機械設計》表15—3，取　　故齒輪軸的強度計算處截面為：　　取d=20mm　　齒輪軸的剛度驗算</p&g

74、t;　　由《機械設計》式15—12有當量直徑為：　　由式15—15：　　解得：　　由3.3滾珠絲杠的剛度驗算由：　　故：</p&g

75、t;　　故進給系統(tǒng)剛度符合要求　　減速器的選擇與計算　　由2恒線速旋切時旋切軌跡中計算可知：　　對調(diào)速電機有:　　又：

76、;　　故; 　　f的取值過小會導致精確度過低，過大則難以選擇變頻器，故本設計選擇傳動比1:10的加速器　　故：　　查《機械設計手冊》選擇型號為CWO—80—10—I—gb9147—88的圓弧渦輪蝸桿減速器</p

77、>　　額定輸入功率：　　輸出扭矩：　　傳遞效率為： 　　則：　　解得：&l

78、t;/b>　　進給電機的選擇與計算　　進給電機類型的選擇　　永磁同步交流伺服電動機有電動機結構簡單，運行可靠，效率較高等優(yōu)點，雖然體積較大，單正符合本設計的要求，故選擇使用永磁同步交流伺服電動機。　　永磁同步交流伺服電動機的選型

79、　　查網(wǎng)絡相關資料威科達電子有限公司《永磁無刷專用伺服選型手冊》　　選擇型號：155MB—3R520A33F—MF2　　電機的工作情況　　由于負載扭矩恒定，故電機是恒轉(zhuǎn)矩輸出

80、　　輸出轉(zhuǎn)矩：　　電機的安裝尺寸　　外形尺寸： 　　電機的轉(zhuǎn)速　　由《數(shù)控機床與編程》有式子：

81、;　　其中f是交流電頻率　　P是定子與轉(zhuǎn)子的級對數(shù)　　伺服電機大部分都是8極的，基頻都是10HZ，經(jīng)網(wǎng)上QQ客服查詢確認p=8　　故： 　　無卡軸旋切機控制部分設計<

82、p>　　控制系統(tǒng)流程圖 　　拉線式位移傳感器的選型與計算 　　由前面經(jīng)給系統(tǒng)的設計可知：　　絲杠長度： 　　脈沖當量：由于在直線導軌系統(tǒng)中，拉線式位移傳感器可以替代光柵尺，完全可以實現(xiàn)低成本的高精度測量，故本設

83、計選用拉線式位移傳感器。　　查濟南開思科技有限公司的《拉線式位移傳感器選型手冊》　　選取型號： 　　圖4.2—1長線輸出電路　　如圖，可看出相關參數(shù)：　　測量行程：</

84、b>　　分辨率：　　輸出類型：長線驅(qū)動輸出（脈沖輸出）　　輸出模式：增量式　　輸出電壓：5V　　初始選用格

85、雷碼輸出，后來客服咨詢了一下發(fā)現(xiàn)格雷碼輸出模式的傳感器價格相當昂貴，因此改用長線驅(qū)動輸出，如圖2—1，輸出信號為脈沖，脈沖輸入單片機，由計數(shù)器計數(shù)，后轉(zhuǎn)化為位移。　　單片機的選擇、計算、程序編寫以及接線　　單片機的選擇　　本設計單片機主要由五個功能：&

86、lt;p>　?、賹鞲衅鞯妮斎朊}沖進行計數(shù)；　?、谶\行程序，輸出電機需要的頻率給變頻器，實現(xiàn)對變頻器的控制；　　③輸入板厚、進給原點對應的加工材料直徑、延時時間，輸出頻率；　?、軐崿F(xiàn)對開啟、暫停、停止、電機正反轉(zhuǎn)的控制；　　⑤實現(xiàn)對主運動電機的啟動與停止控制<

87、;/p>　　硬件接線　　圖4.3.2—1硬件接線圖　　如圖4.3.2—1硬件接線圖，主要由5個功能模塊，即輸入、調(diào)速、輸入模式、主運動電機以及進給電機的啟動暫停停止。　　矩陣鍵盤輸入板厚、直徑、延時　　圖4

88、.3.3—1鍵盤輸入 　　如圖4.3.2—1所示，鍵盤輸入采用動態(tài)低掃描實現(xiàn)，低掃描的含義：任意時刻掃描線中只有一條是低電平，其余掃描線為高電平；在掃描過程中，掃描線依次地4變?yōu)楦唠娖健?lt;/p>　　接口作為鍵盤輸入接口，，8個接口可以輸入16個數(shù)據(jù)，各按鍵的輸入對照如圖3.3—1所示。　　直徑的計算方式：本設計使用商業(yè)數(shù)

89、學軟件MATLAB來計算。　　程序： 　　經(jīng)過驗算R的兩個式子第二個式子出現(xiàn)負值，而R、X都是正數(shù)，故舍去。　　如此先對隱函　　然后對函數(shù)在X=229.81/214.81/199.81/184.8

90、1/169.81/154.81/139.81/124.81/　　109.81/94.81/79.81/64.81/49.81的13組數(shù)據(jù)進行如下賦值，可求出直徑　　進給電機的正反轉(zhuǎn)控制　　4.3.4—1正反轉(zhuǎn)電路　　電動機定子三相繞組任意兩相調(diào)換一下接到電源上去電動機定子

91、相序即可改變，從而電動機就可以變旋轉(zhuǎn)方向了。如圖3.4—1所示接口連接電壓放大器，控制電兩個繼電器開關實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。當分別輸出高電平、低電平時電機正轉(zhuǎn)，當分別輸出低電平、高電平時電機反轉(zhuǎn)。　　電機的開啟、暫停、停止與急停以及電壓放大器與繼電器的選型　　進給電機的控制　　開啟：如

92、圖4.3.2—1所示，經(jīng)過一個按鈕與拉高電壓相連，當按下按鈕連接時，接受一個高電平，用這個電平控制電機的開啟；　　暫停：如圖3.2—1所示，經(jīng)過一個按鈕與拉高電壓相連，當按下按鈕斷開時，接受一個高電平，用這個電平控制電機的暫停；　　停止：如圖3.2—1所示，經(jīng)過一個按鈕與拉高電壓相連，當按下按鈕斷開時，接受一個高電平，用這個電平控制電機的停止

93、；　　急停：當遇到突發(fā)事件而繼續(xù)停機的時候，使用電磁繼電器直接斷開電機的三相供電。　　三個主運動電機的控制　　開啟：如圖4.3.2—1所示，單片機通過發(fā)送一個高電平，通過電壓放大器，繼電器接受到工作電壓閉合開關，從而啟動電機；　　暫停：如圖4.3.2—1所示，單片機通過

94、發(fā)送一個低電平，通過電壓放大器，繼電器接受到電壓不足而開啟開關，從而停止電機。　　電壓放大器選型　　選擇中慧ADBZ2141電壓放大器　　輸出電流：10mA　　輸出電壓：倍攻五檔，5倍輸出可調(diào)

95、　　電壓出入范圍： 　　繼電器選型與計算　　選擇東莞市金源利自動化器材有限公司的供應固態(tài)繼電器 　　輸入電壓： &l

96、t;b>　　觸發(fā)電流： 　　輸出電壓： 　　輸出電流： 　　驅(qū)動輥驅(qū)動電機參數(shù)　　額定功率：44KW</b&

97、gt;　　額定電壓：10Ma　　型號：三相異步電動機　　故三臺電機的總輸入電流為　　故繼電器可選用 　　輸入功能切換

98、;　　如圖，是切換功能接口，通過拉高電平與按鈕可以選擇三種輸入模式。　　變頻器的選擇　　變頻器的輸出　　由　　可

99、知當R=100mm時，m最大即m=2.5mm時f取得最大值　　變頻器上有多功能數(shù)字輸入可編程端口，供單片機輸入　　壓尺輥安裝高度與刀架進給原點的設定　　當材料加工到鏡頭時，如圖所示　　4.4.2—1 壓尺輥高度 4.4.2—2三輥豎直

100、開口　　由幾何關系有：　　取y=4mm　　當材料開始加工時，如圖所示4.4.2—1所示：　　為三輥豎直方向開口的大小　　由幾何關系有：&

101、lt;/b>　　此時X=229.81mm，D=200mm　　設設刀架的進給原點與此時的刀尖位置的距離為X’,則有：　　為了方便操作人員操作，應取較大的X’值　　故去X’=20mm　　則進

102、給刀架的進給原點為：　　旋切機工作循環(huán)周期　　此處以進給原點位移最大，板厚為2.5mm，延時5s計算，從代數(shù)問題上看進給速度與電機轉(zhuǎn)速n紫數(shù)值上相等，后面用到電機轉(zhuǎn)速的直接取用進給速度。　　圖4.4.3.1—1 變頻器加減速時間　　在

103、原點疾速時間計算 　　如圖3.4.1—1所示變頻器的出廠默認加減速時間為10.0s：　　進給時間計算　　工進部分看成勻加速進給，則工進時間為：　　操作人員反應時間<p

104、>　　根據(jù)生理學的一些資料，一般復雜程度的行為反應時間是4~5s，本設計取反應時間可調(diào)，范圍是0~15s，此處取反應時間為5s。　　快退時間計算　　在進給盡頭反轉(zhuǎn)后的加速時間計算　　快退到原點的減速時間計算

105、勻速快退時間計算　　故快退總時間為：　　旋切機的工作效率　　以每天8h計算每臺旋切機每天的加工量為：　　效率符合要求故選取該變頻器。&

106、lt;b>　　位移頻率對照表制作　　相關公式　　代入?yún)?shù)聯(lián)合以上三式可計算出頻率對于板厚與位移的函數(shù)：　　5.1—1　　5.1—2&

107、lt;/p>　　式子3.6.1—1明顯是X對于R的隱函數(shù)，本設計使用商業(yè)數(shù)軟件MATLAB求解隱函數(shù)。　　編程：　　>> syms R X;f=(R^2-4)^(1/2)+((R+35)^2-37^2)^(1/2)-X　　R=solve

108、(f,R)　　R =　　2+1/70/(4*X^2-4900)*(4*X^2-10360+140*(X^2+296)^(1/2))*X^2-1/70*X^2　　2+1/70/(4*X^2-4900)*(4*X^2-10360-140*(X^2+296)^(1/2))*X^2-

109、1/70*X^2　　經(jīng)過驗算R的兩個式子的第二個式子出現(xiàn)負值，而R、X都是正數(shù)故舍去。　　故：R = 2+1/70/(4*X^2-4900)*(4*X^2-10360+140*(X^2+296)^(1/2))* X^2-1/　　70*X^2

110、 4.3.1—3　　2.5.2聯(lián)合式子5.1—2、5.1—3編寫程序使用MATLAB軟件計算　　>>R=sym('2+1/70/(4*X^2-4900)*(4*X^2-10360+140*(X^2+296)^(1/2))*X^2-1/70*X^2');　　&g

111、t;>f=sym('373.33*2.5*(R/(R^2-4)(1/2)+(35+R)/((R+72)(R-2))^(1/2))*((R^2-4)/(R^4-2.5^2/39.48*(R^2-4)))');　　>> f=solve(f,X)　　>> subs(f,'X',229.81)<

112、/p>　　最后一個是賦值語句，只要連續(xù)賦值各參數(shù)就可以求出對應的f值　　計數(shù)器與定時器的初值計算　　進給計數(shù)器T0初值計算　　由　　故選則T0工作方式1　　快退計數(shù)

113、器T0初值計算　　故選則T0工作方式1　　定時數(shù)器T1初值計算　　故選則T0工作方式1　　確定技術定時器工作方式　　TMOD=15H

114、　　程序編寫　　ORG 1000H　　MOV TMOD , 45H　　LCALL JIAN ；調(diào)用鍵盤低掃描　　MOV A , P0.4&

115、lt;/p>　　JNZ JING ；跳轉(zhuǎn)到直徑輸入　　MOV A , P0.5　　JZ YAN ；跳轉(zhuǎn)到延時輸入　　BAN: MOV A ,

116、R4 ；板厚輸入　　MOV R1 , A　　AJMP QI　　YAN: MOV A ,R4 ；延時輸入　　CJNZ A , #77

117、H , YAN0 　　CJNZ A , #B7H , YAN1　　CJNZ A , #D7H , YAN2　　CJNZ A , #E7H , YAN3　　CJNZ A , #7BH , YA

118、N4　　CJNZ A , #BBH , YAN5　　CJNZ A , #DBH , YAN6　　CJNZ A , #EBH , YAN7　　CJNZ A , #7DH , YAN8

119、　　CJNZ A , #BDH , YAN9　　CJNZ A , #DDH , YANA　　CJNZ A , #EDH , YANB　　CJNZ A , #7EH , YANC

120、　CJNZ A , #BEH , YAND　　CJNZ A , #DEH , YANE　　CJNZ A , #EEH , YANF　　YAN0: MOV R6 ,#00H　　AJMP QI&

121、lt;/b>　　YAN1: MOV R6 ,#01H　　AJMP QI　　YAN2: MOV R6 ,#02H　　AJMP QI

122、　　YAN3: MOV R6 ,#03H　　AJMP QI　　YAN4: MOV R6 ,#04H　　AJMP QI　　YAN5: MOV R6 ,#05H</p&

123、gt;　　AJMP QI　　YAN6: MOV R6 ,#06H　　AJMP QI　　YAN7: MOV R6 ,#07H　　AJMP

124、 QI　　YAN8: MOV R6 ,#08H　　AJMP QI　　YAN9: MOV R6 ,#09H　　AJMP QI<

125、p>　　YANA: MOV R6 ,#0AH　　AJMP QI　　YANB: MOV R6 ,#0BH　　AJMP QI　　YANC: MOV R6 ,#0CH&l

126、t;/p>　　AJMP QI　　YAND: MOV R6 ,#0DH　　AJMP QI　　YANE: MOV R6 ,#0EH

127、AJMP QI　　YANF: MOV R6 ,#0FH　　AJMP QI　　JING: MOV A ,R4 ；段直徑輸入　　MOV R7 A

128、 　　MOV R3 ,#00H　　CJNZ R7 ,#77 ,QU　　INC R3　　CJNZ R7 ,#B7 ,QU　　INC

129、 R3　　CJNZ R7 ,#D7 ,QU　　INC R3　　CJNZ R7 ,#E7 ,QU　　INC R3&

130、lt;p>　　CJNZ R7 ,#7B ,QU　　INC R3　　CJNZ R7 ,#BB ,QU　　INC R3　　CJNZ R7 ,#DB

131、 ,QU　　INC R3　　CJNZ R7 ,#EB ,QU　　INC R3　　CJNZ R7 ,#7D ,QU<

132、;b>　　INC R3　　CJNZ R7 ,#BD ,QU　　INC R3　　CJNZ R7 ,#DD ,QU　　INC R3&

133、lt;/p>　　CJNZ R7 ,#ED ,QU　　INC R3　　CJNZ R7 ,#7E ,QU　　INC R3　　QU: M

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