论文摘要
随着钢管管径的不断增大,适用于小管径钢管锯切加工的圆盘锯、管排锯已经难以满足生产要求。根据这一现状,本文研究开发了一套适用于大管径无缝钢管锯切加工的新型仿形铣切锯。该设备应用先进的机械设计技术、伺服控制技术、液压技术和计算机控制技术,有着设备主体结构小、能耗低、自动化程度高、锯切振动及噪声小等优势。全文共分为以下六章:第一章对无缝钢管的制造工艺和几种常见的钢管锯机进行了介绍,分析了仿形铣切锯的设备结构和工艺过程;阐述了新型数控仿形铣切锯开发的必要性,介绍了仿形铣切技术的研究现状和发展方向,提出了本文的主要研究内容。第二章分析了仿形铣切锯的技术指标和钢管规格参数,设计了仿形铣切锯的整体结构,制定了具体的加工工艺流程;并对主轴电机、定位夹紧机构等进行了分析和设计。第三章给出了控制系统的总体方案,设计了上位机监控程序和PLC程序;阐述了Profibus-DP现场总线技术的特点,并就Profibus-DP现场总线技术在仿形铣切锯中的运用进行了详细设计。第四章阐述了仿形铣切锯的锯切轨迹工艺,设计了适用于仿形铣切锯加工工艺要求的四轴联动控制系统;根据数据采样插补原理设计了上位机圆弧插补程序;编写了PLC程序,取代运动控制板,实现了对四台伺服控制器的协调控制;研究了Simodrive 611U伺服控制器的结构和特点,并将其集成到四轴联动控制系统中。第五章对仿形铣切锯各锯切阶段的振动进行了分析,建立了锯切力模型;并通过Matlab仿真分析了主轴转速对振动的影响,设计了变速锯切减振措施,通过PLC控制变频器实现锯片的变速转动控制,从而减小锯切振动。第六章对数控仿形铣切锯的研制工作进行了总结,并对其进一步的开发研究做了展望。
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摘要Abstract目录第1章 绪论1.1 仿形铣切锯概述1.2 仿形铣切锯国内外发展现状1.3 相关技术1.4 课题来源1.5 论文的主要工作第2章 设备工艺分析及机械部分设计2.1 技术指标与工艺分析2.2 机械部分设计2.2.1 锯切力计算与主轴电机选型2.2.1.1 被铣切的钢管标准2.2.1.2 锯切参数计算2.2.1.3 主轴电机功率计算及选型2.2.2 定位夹紧装置设计2.2.2.1 定位夹紧装置结构分析2.2.2.2 V形块夹紧机构设计2.2.2.3 最小夹紧力计算2.2.2.4 最大夹紧力计算2.3 本章小结第3章 仿形铣切锯控制系统设计3.1 控制系统的总体设计方案3.2 计算机控制系统设计3.2.1 上位机监控系统设计3.2.1.1 组态监控软件的工作原理及实现的功能3.2.1.2 上位机软件设计3.2.2 PLC设计3.2.2.1 PLC硬件组态3.2.2.2 PLC软件设计3.3 Profibus-DP现场总线的应用3.3.1 Profibus-DP介绍3.3.2 Profibus-DP在仿形铣切锯中的运用3.3.2.1 Profibus-DP现场总线技术运用的必要性3.3.2.2 Profibus-DP现场总线技术的具体实现3.4 本章小结第4章 四轴联动控制设计4.1 四轴联动工艺分析4.2 四轴联动控制方案分析4.2.1 四轴联动控制结构设计4.2.2 电气连接与DP通讯控制设计4.3 上位机程序设计4.3.1 圆弧插补程序设计4.3.2 伺服报警功能设计4.4 PLC程序设计4.4.1 插补点数据存储区设计4.4.2 四轴联动控制PLC程序设计4.5 伺服控制器设计4.5.1 伺服系统硬件配置4.5.2 Simodrive 611U伺服控制设计4.5.2.1 Simodrive 611U参数设置4.5.2.2 Simodrive 611U的控制程序设计4.4 本章小结第5章 仿形铣切锯振动抑制设计5.1 仿形铣切锯切削稳定性分析5.2 锯切力与振动分析5.2.1 锯切过程力学模型建立5.2.2 瞬时锯切齿数分析与计算5.2.3 锯切力分析与计算5.2.4 锯切过程的仿真分析5.2.5 抑振措施分析5.3 变速切削减振的具体实现5.3.1 变速切削控制方案设计5.3.2 变频器选型及电气设计5.3.3 PLC控制设计5.4 本章小结第6章 总结与展望6.1 总结6.2 展望参考文献硕士期间参加的项目和发表的文章致谢
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