PLC控制线切割机床横向工作台系统设计课程设计
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- 一 设计任务
1.1 题目
单片机控制线切割机横向工作台系统设计
1.2 任务
设计线切割机横向工作台，主要参数如下：
1）横向脉冲当量为0.005mm/脉冲
2）重复定位精度±0.005mm
3）工作台面尺寸500mm×320mm，加工范围320mm×250mm
4）工作台加工最快移动速度180mm/分钟
1.3线切割机的工作原理
线切割是一种电加工机床,靠钼丝通过电腐蚀切割金属(特别是硬材料、行状复杂零件)电火花线切割加工（Wire cut Electrical Discharge Machining，简称WEDM），有时又称线切割。其基本工作原理是利用连续移动的细金属丝（称为电极丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。它主要用于加工各种形状复杂和精密细小的工件，例如冲裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，成形刀具、样板、电火花成型加工用的金属电极，各种微细孔槽、窄缝、任意曲线等，具有加工余量小、加工精度高、生产周期短、制造成本低等突出优点，已在生产中获得广泛的应用，目前国内外的电火花线切割机床已占电加工机床总数的60％以上
二 总体方案的确定
设计线切割机横向工作台，传统的线切割机工作台大多采用反应式步进电动机或混合式不进电动机作驱动元件，电机通过齿轮箱减速驱动丝杠工作台。本次设计PLC单片机控制线切割机横向工作台，同样采用步进电动机作为驱动元件，由电机通过齿轮箱减速驱动丝杠工作台。通过与电机连在一起的编码器构成检测控制系统，提高工作台的运动精度，结构示意图如图2-1。工作台的结构主要有拖板、导轨、丝杠副、齿轮副四部分组成。
2.1 机械传动部件的选择
1）导轨副的选用 工作台的拖板沿着导轨往复运动，因此对导轨的精度、刚度、耐磨性要求较高，其直接影响工作台的运动精度。要设计的横向工作台用于线切割机，其要求承受载荷不大，脉冲当量小，定位精度高，因此选用直线滚动导轨副。其摩擦系数小，所需驱动力小，运动轻便平稳，反应灵敏。直线滚动导轨有滚珠与滚柱式两种，因所需承载不大，故选用滚珠式即可。
2）丝杠螺母副的选用 步进电机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动。为满足脉冲当量与定位精度，选用滚珠丝杠副，其传动精度高，动态响应快，运动平稳，寿命长，效率高，预紧后可消除反向间隙。
3) 减速装置的选用 选择了步进电动机和滚珠丝杠副以后，为圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，需要减速装置，且应有消隙机构。为此本设计采用无间隙齿轮传动减速箱。
4)步进电机的选用 要达到不到本设计任务要求的精度，不必采用高档次的
步进电机，如交流伺服电机、直流伺服电机，为降低成本，提高性价比，可
选用性能比较好的步进电动机，如混合式步进电动机。
5) 检测装置的选用 选用混合式步进电动机作为伺服电动机，可选择开环控
制，也可选择闭环控制，未满足任务要求和确保电动机在运转过程中不受电
网影响而失步，能实现误差补偿，选用半闭环控制，在电动机尾部的转轴上
安装增量式编码器，用来检测电动的转角与转速。增量式旋转编码器的分辨
率应与步进电动机的步距角相匹配。
2.2 控制系统的设计
1)设计的横向工作台应用于线切割机，其控制系统有单坐标定位，双坐标定位等功能，所以控制系统应选用连续控制型。
2)步进电动机的半闭环控制，选用PLC单片机作为控制系统CPU，应该能够满足任务要求。
3)选择合适的电源，与步进电动机配套使用。 ...
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