半自动金属带锯床控制系统设计汇总.docx
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半自动金属带锯床控制系统设计汇总
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Keywords1
引言2
1锯床的结构与工作原理3
1.1锯床的结构和组成3
1.2锯床工作原理4
2液压系统工作过程分析6
2.1液压系统负载分析与执行元件的相关参数6
2.1.1液压系统负载分析6
2.1.2执行原件的相关参数8
2.2液压系统工作原理8
2.3液压系统加工过程分析9
3电气控制系统硬件设计10
3.1PLC简介10
3.2半自动金属带锯床电气控制13
3.3PLC机型选择与I/O分配15
4半自动金属带锯床软件设计15
4.1程序设计15
4.1.1工作流程图15
4.1.2程序功能图16
4.1.3程序梯形图17
4.2系统调试20
4.2.1STEP7-Mirco/WIN主要编程功能与程序的上载下载20
4.2.2程序的调试与监控21
4.2.3PLC系统调试21
总结22
参考文献：
23
致谢24
半自动金属带锯床控制系统设计
摘要：
随着现代制造业不断地朝着高效、高精度和经济性的方向发展，锯切作为金属加工的起点，已成为零件加工过程中重要的组成环节。
金属带锯床主要用于锯切金属型材，它包括圆材、型钢、快料等。
金属带锯床具有节能、高效、节材等优点，是大、中、小型企业理想的金属材料切断设备。
现在介绍一种自主设计的半自动金属带锯床，设备在工作过程中锯头的上升、下降，锯切材料的夹紧、松开，全部在PLC控制下通过液压系统实现。
关键词：
半自动；金属带锯床；液压系统
TheDesignofControlSystemforSemi-automaticMetalBandSawingMachine
Abstract：
Withthecontinuousdevelopmentofmodemmanufacturingindustrytohighefficiency,highaccuracyandeconomicalefficiency,asastartpointofmetal-cutting,sawcuttinghasbecomeoneoftheimportantcompositionlinksintheprocessofparts-processing.Themetalband-sawingmachineismainlyusedtosawandcutthemetalmaterialincludingroundmaterial,profiledbarandlumpbaretc,themetalband-sawingmachinehavethevirtueofsavingenergy,highefficiencyandsawingmaterial,whichistheperfectmetalmaterialseveringequipmentforbig,mediumandsmallenterprise.Introducedonekindofindependentdesignsemi-automaticmetalbandsawingmachine.Theclampingofthefeedingblankandthesawcuttingarecompletedbyhydraulicpressuresystem,soisthefeedofsawingframeandthefengingmovementoftheblank.ThePLCisusedasthecontrolcorebecausethemachinetechnicalfiowisconsiderablecomplicated.
Keywords:
Semi-automatic；Metalband-sawingmachine；Hydraulicpressure
引言
切割下料是机械制造业中必不可少的工序。
半自动金属带锯床主要用于锯切金属型材，包括圆材、型钢、块料等。
半自动金属带锯床具有节能、高效、节材等优点,是大、中、小、型企业理想的金属材料切断设备。
随着现代制造工业朝着高效率、节约性和高精度的方向发展，锯切作为金切加工的起点，已成为零件加工过程中最重要的组成部分。
锯切可以提高生产效率、减少二次加工量和节约生产材料，因此锯床特别是自动化锯床己广泛应用于钢铁、机械、汽车、造船、石油、矿山和航空航天等国民经济各个领域。
半自动金属带锯床主要适用于切割普通碳钢、铜材、不锈钢、高速工具钢、轴承钢、铝材、低合金钢等各种管材和棒材，是专门为高产量连续切割而设计的功能完善、结构新颖的小型锯切加工设备，可满足任何大量生产切断加工的需要，也是电机厂、钢厂、轴承厂、汽车厂、齿轮厂、工具厂及各种机械制造、加工企业理想的锯切设备。
（1）金属带锯床的研究现状
弓锯床、圆盘锯床及带锯床是锯床的三种主要形式，其中金属带锯床正在逐步替代传统圆盘锯床和弓锯床而开始占领主要地位。
带锯床具有切割速度快、尺寸精度高、材料损失小等特点。
随着近年来我国国民经济的快速发展,带锯床逐渐开始普及,日前己有生产厂家通过技术创新,研制开发了数控带锯床。
目前我国锯床制造水平有了很大程度的提高,如国GZ4025、GZ4032锯床等。
到目前为止，我国自己生产的锯床中，GT4228半自动卧式带锯床（如图0-1）已达到先进水平，GT4228特别设用于大批量材料的锯切，是一种新型高效、节能节材的下料设备。
图0-1GT4228半自动卧式带锯床
我国锯床发展较其它工业发达国家落后二十至三十年左右，以及目前锯床在机床拥有量中的比例较低，因此近期内我国锯床在数量上仍有一定的增长。
伴随着科技的进步，锯床的加工精度和加工范围将会进一步提高，加工的效率以及加工范围会进一步扩大。
远程诊断及维护和网络化生产是当今数控锯床的主要发展趋势。
网络化生产可以使锯切过程与CIMS的其余环节相联系，提高生产效率，以便于企业对生产各环节实现高效统一的管理。
随着金属锯切在金切加工中地位的日益提高，金切锯床越来越受到人们关注，尤其是近年我国经济的高速发展，对中、高档锯床的需求已明显增加，锯床的研究、制造及应用必会迎来一个全面发展的时期。
（2）本课题所研究的的主要内容
了解半自动金属带锯床的发展现状；
清楚半自动金属带锯床的总体结构特点，及其工作原理，确定设计方案；
进行液压系统的设计；
分析液压系统的工作工程，清楚各部分的工作流程，为下一步电气控制系统的设计做准备。
1锯床的结构与工作原理
1．1锯床的结构和组成
锯床主要由以下几部分组成：
锯架：
锯架上装有主、从动锯轮、金属带锯条装在主、从动锯轮上，主动锯轮由电动机经一级变速驱动。
张紧装置通过移动从动锯轮，实现金属带锯条的恒力张紧和松开。
液压系统：
包括液压泵站、液压控制阀、液压油缸和电磁换向阀，用来控制锯架的升降、工作进给及工件的夹紧和松开。
控制系统：
通过PLC编程，实现锯床控制动作和操作。
半自动金属带锯床的整体结构如图1-1所示。
图1-1半自动金属带锯床整体结构图
（1）床身，工作台：
床身采用焊接箱式结构，主要用于支撑其他部件，内腔兼用液压池和冷却液池，工作台为铸件，用于承料，安装夹紧装置及锯架。
（2）主传动装置：
主传动采用蜗轮传动方式，由电机，皮带轮，蜗轮变速箱，锯轮箱及锯轮组成。
主要用以传递扭矩，驱动带锯轮回转，以便实现切削运动。
通过变化皮带轮上的皮带位置，可以变换速度。
（3）锯带张紧机构：
是由从动齿轮，滑座，滑块和丝杆，螺母组成的，通过移动从动轮使带锯条得以张紧，保证带锯条和锯轮轮缘之间形成一定的压力，产生足够的摩擦力来带动锯条作回转动作，实现切削运动，张紧力的大小可以通过测力扳手确定。
（4）工作夹紧机构：
工件夹紧采用液压和手动夹紧混合方式。
手动夹紧是通过手轮丝杠螺母和齿条齿轮，使钳锷移动达到夹紧和松开的目的。
液压夹紧则是通过油缸和手动阀进行操纵，实现夹紧和松开。
（5）锯带导向：
由左，右导向臂及导向头组成，导向头则由导向滚及导向块组成，主要用来将带锯条扭转一定角度使之与工作台面垂直，保证锯条的正确位置，提高切割精度。
（6）冷却系统：
是由冷却液箱，冷却泵，管道，阀及喷嘴组成，用来保证对切削区域供给充足的冷却液，以提高切削效果和锯带使用寿命与切削断面精度，同时还用于清除齿上的切屑。
（7）承料架：
是由滚轮，支架及托料架组成，用以支撑较长的工件，并使与之工件台面平行，以保证正常切削。
1．2锯床工作原理
锯床结构示意图如图1-2所示。
锯床工作依靠锯架、液压系统、控制系统各个部分动作配合，可完成锯架的升降、快进、工进以及锯切材料的夹紧和松开等工作。
其中锯头的主运动—锯切直线运动，由电机驱动主动轮转动，用锯带带动从动轮同步转动，形成锯切的直线运动。
带锯床的液压传动系统由液压泵、控制阀、液压油缸、油箱以及管路等元辅件组成液压回路，在电气控制下完成锯架的上升、下降以及工件的夹紧和松开过程。
进给速度的无级调速可以通过调速阀来实现，从而达到对不同材料工件的锯切要求。
电气控制系统由电磁铁、行程开关、电气箱、接线盒、控制箱等组成的控制回路，用来控制锯架的升降、工作进给及工件的夹紧和松开等过程，使之按照一定的工作程序来实现正常切削循环。
图1-2锯床结构示意图
（1）锯床设备操作程序：
将电源开关至“开”位，总电源接通，锯床指示灯亮，油泵工作；
转动“夹钳”旋钮，可使夹钳油缸夹紧或松开，摇动手轮转动丝杆可调节钳口的开口量，量好尺寸夹紧工件后就可以进行锯切了；
液压系统压力调整在2MPA；
按“上升”按钮锯架上升，当锯架碰到上限行程开关时锯架停止上升。
如要使锯架在上升过程过程中任意位置停止，可点动“下降”按钮；
按“下降”按钮锯架快速下降，本机床的下降按钮时点动的，操作时应注意金属带锯条与工件之间的距离，防止撞断锯条；
按“工作”按钮主电机和冷却液压泵同时启动，金属带锯条运转，喷射冷却液，锯架同时开始工作进给，转动调速阀可改变锯架工作进给速度，金属带锯床开始进行锯切，锯架下降到下限位置时，碰到压力继电器，主电机和冷却液压泵停止转动，锯架向上返回，直到上限位置时金属带锯床停止工作完成半自动循环。
（2）锯床操作注意事项：
本机床电器设备必须接地良好。
主动、被动轮罩、皮带防护罩等在半自动金属带锯床工作时，均应完好无损，不准任意拆除或打开；
左、右大支架与活动虎钳的相对位置应注意调整，防止当锯架下降时两者相碰；
工作时应检查虎钳是否夹紧工件；
工作中应及时清除堆积的切削，并观察切削的形状色泽，以利调整切削用量，注意机床运转状况，如有异常现象应及时停车并处理故障；
工作完毕后，使锯架回到最低位，松开锯带关掉电源。
2液压系统工作过程分析
液压系统主要由升降油缸和夹紧油缸组成，升降油缸主要是实现锯架的快速下降、工作进给和快速上升动作，在无杆腔接入的锯床专用调速阀实现锯床的进给速度的自适应调整。
夹紧油缸主要是实现在锯切过程中工件的夹紧和松开动作。
2．1液压系统负载分析与执行元件的相关参数
2．1．1液压系统负载分析启动后锯架快速上升至足够高度，保证被加工件的顺利通过。
在液压系统中，液压缸所承受的负载总共由六部分组成，即工作负载、摩擦负载、惯性负载、密封负载、背压负载和重力负载。
（1）工作负载。
是指液压缸所承受的主要负载，在此处即为锯架重力。
工作负载和液压缸运动方向相反视为正值
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